红外热像仪的工作原理基于物体自然发出的红外辐射（热辐射），通过检测、转换和处理这些辐射信号，最终生成可视化的温度分布图像（热图）。其工作过程可分为以下几个关键步骤：

1. 红外辐射接收

• 热辐射基础：所有温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会向外辐射电磁波，其中大部分能量集中在红外波段（波长约0.7~1000微米）。
• 辐射强度：物体的温度越高，辐射的红外能量越强（遵循斯特藩-玻尔兹曼定律）。
• 镜头聚焦：热像仪的光学镜头（通常由锗、硫化锌等红外透射材料制成）将物体发出的红外辐射聚焦到探测器上。

2. 红外信号转换为电信号

• 核心探测器：
  • 焦平面阵列（FPA）：由成千上万个微小红外传感器单元（像元）组成的芯片阵列，每个像元对应热图中的1个像素。
  • 材料类型：
  • 非制冷型：常用氧化钒（VOx）或多晶硅，通过电阻随温度变化的特性工作（微测辐射热计），无需低温冷却，体积小、功耗低。
  • 制冷型：常用锑化铟（InSb）或碲镉汞（HgCdTe），工作时需液氮或斯特林制冷机降至低温（如-196℃），灵敏度更高，用于高端科研或军事领域。
• 信号转换：探测器像元吸收红外辐射后温度升高→电阻/电压变化→生成对应的电信号。

3. 信号处理与温度校准

• 数据校正：
  • 非均匀性校正（NUC）：消除探测器各像元间灵敏度差异。
  • 温度标定：利用已知温度的黑体辐射源作为基准，建立电信号与实际温度的映射关系。
• 环境补偿：修正环境温度、湿度、测量距离、物体表面发射率等因素的干扰（如金属等低发射率物体需特殊处理）。

4. 生成热像图

• 伪彩色映射：将每个像素的温度值转换为不同颜色（如高温显示为红/白色，低温显示为蓝/黑色），形成直观的热图。
• 数字化输出：输出带有温度数据的图像或视频，部分热像仪可显示实时温度值、等温线、温差报警等功能。

关键技术点总结

应用场景

• 工业检测：电路板过热点、管道泄漏、设备故障预警。
• 建筑诊断：墙体空鼓、保温层缺陷、漏水定位。
• 安防监控：夜间入侵侦测、火灾预警。
• 医疗防疫：体温筛查（如疫情期间）、炎症定位。
• 科研领域：材料热特性分析、流体力学研究。

通过捕获不可见的红外能量并将其转化为可视化图像，红外热像仪实现了“用温度看世界”的能力，成为现代无损检测与温度管理的关键工具。