热成像 红外 DIY
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好的!如果你有兴趣动手制作(DIY)红外设备,主要可以分为两大方向:红外摄影/摄像 和 热成像(测温)。它们的原理、成本和复杂度差异很大,需要分开讨论。
1. DIY 红外摄影/摄像 (近红外波段 - NIR)
这个方法利用的是近红外光(通常波长范围在700nm - 1000nm左右,紧邻可见红光),相机传感器对这个波段通常有响应,但日常使用的相机厂商为了正常色彩还原,都在传感器前加了红外截止滤镜来阻挡大部分红外光和紫外光。
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目标: 拍摄具有特殊视觉效果的照片或视频(如白化效应、天空变黑、树叶变白等)。
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核心:
- 移除相机的红外截止滤镜: 这是最关键、也是最需要技巧和勇气的步骤。你需要拆开相机,找到传感器前的那片滤镜片(通常是蓝色或紫色的玻璃片),小心地移除它。警告: 这个操作需要非常精细的手工和无尘环境,操作不当会永久损坏相机(进灰、划伤传感器、组装错误等)。强烈建议使用老旧、不用的相机进行尝试。
- 添加红外通滤镜: 移除截止滤镜后,为了让相机只接收红外光(排除可见光),需要在镜头前加装专门的红外通滤镜。常用的有:
- 720nm: 主要接收红外光,保留一点红色可见光(效果强烈)。
- 850nm: 几乎只接收红外光(效果更极致,但需要更长的曝光时间或更强的光源)。
- 590nm, 665nm 等: 这些允许更多可见光通过,配合未改装的相机也能玩,但效果不如改装机纯粹。
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简单替代法(无需改装相机):
- 购买一个720nm或更高波长的红外通滤镜(如 Hoya R72),拧在镜头前。相机需要上三脚架,进行长时间曝光(因为滤镜只允许少量光通过,尤其是红外光)。效果不如改装机好(因为相机内部的截止滤镜还在),但安全且可逆。无法用于视频。
2. DIY 热成像仪 (中远红外波段 - MIR/FIR)
这才是真正意义上的“热成像”,利用物体自身散发的中远红外辐射(主要波长在3µm - 14µm)来生成图像并测量表面温度。这是极其困难且成本高昂的DIY方向。
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挑战:
- 特殊传感器: 核心是需要昂贵的非制冷式微测热辐射计传感器。它们将入射的红外辐射转换成电信号,并形成像素点。这不像普通可见光摄像头。
- 低分辨率: 真正DIY可触及的低成本传感器分辨率非常低(例如8x8像素=64像素,或者最多32x24=768像素)。这与市面上几百/几千像素的商业热成像仪(如FLIR One, 海康热像仪)或专业设备相去甚远,生成的图像是极其模糊的“马赛克”。
- 温度标定与图像处理: 需要精确的温度标定(知道传感器信号与实际温度的对应关系)和复杂的信号处理/插值算法来生成可视化的热图像(伪彩图)。
- 光学系统: 需要特殊材料(如锗)制成的镜头,因为普通玻璃几乎完全不透中远红外线。
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DIY 途径(极其有限): 购买低分辨率的传感器模块是唯一比较现实的起点:
- 模块选择:
- AMG8833 (Panasonic): 8x8 (64像素) - 最常见/廉价的DIY模块。
- MLX90640 (Melexis): 32x24 (768像素) - 分辨率稍好,价格也贵很多。
- MLX90641 (Melexis): 16x12 (192像素) - 介于前两者之间。
- 所需其他硬件:
- 开发板: Arduino (Uno, Mega, Due等) 或树莓派 (Pi 3/4/Zero)。
- 显示屏: 小尺寸的OLED屏、LCD屏,用于实时显示热图像。
- 电源: 稳定的电源(如USB供电或锂电池)。
- (可选) 镜头: 通常传感器模块自带小型菲涅耳透镜,稍微提升视场角和聚光能力。高级DIY可能需要购买或尝试自制锗镜头,但这非常昂贵和困难。
- 软件:
- 需要编写或使用现成的库(如Arduino IDE库或Python库)来:
- 与传感器通信(通过I2C/SPI)。
- 读取原始数据。
- 进行温度和偏移校准(可能需要额外步骤)。
- 将温度值数组映射到伪彩色方案。
- 在显示屏上绘制“图像”。
- 效果预期: 生成的“图像”看起来像非常非常粗糙的“点阵图”或模糊色块,只能用来观察大致的热分布(比如识别出人手比墙面热,或者散热器的热区),无法看清细节。分辨率是硬伤。AMG8833示例图像在网上随处可见,可以搜一下直观感受。
DIY 红外设备的关键区别总结
| 特性 | DIY 红外摄影/摄像 | DIY 热成像仪 |
|---|---|---|
| 目标 | 艺术/特殊视觉效果照片/视频 | 表面温度测量与热分布可视化 |
| 红外波段 | 近红外 | 中远红外 |
| 技术核心 | 改装相机移除滤镜 + 红外通滤镜 | 微测热辐射计传感器 + 复杂信号处理 |
| DIY难度 | 中等 (改装需要胆大心细) | 极高 (需要专业硬件、编程和信号处理) |
| 成本 | 中低 (旧相机 + 滤镜) | 高 (仅传感器模块可能就几百元起) |
| 主要挑战 | 改装相机的风险、精细操作 | 极低分辨率、硬件集成、复杂算法 |
| 最终效果 | 高分辨率红外艺术照片/视频 (可高质量) | 极低分辨率热分布图 (仅宏观轮廓) |
重要建议 & 注意事项
- 明确目标: 你想做什么?拍怪异的风景照?还是想看哪里的墙面保温不好?前者可以尝试红外摄影,后者DIY热成像仪基本达不到实用效果。
- 设置预算和期望: DIY热成像效果非常有限。入门级商用热成像手机配件价格已大幅下降,性能远超DIY能达到的水平。
- 安全:
- 改装相机有风险! 极易损坏相机。只敢动手改不要钱的旧相机。
- 眼睛保护: 高强度的近红外光理论上也可能伤害眼睛。红外摄影/摄像通常光源是阳光,强度尚可,避免用强激光。
- 热源安全: 测试热成像时注意高温物体烫伤。
- 学习资源: 网上有很多红外摄影论坛、教程(如DPReview红外版块)和视频。热成像DIY相关资源较少,搜索传感器型号+Arduino/Pi会有例子。
- 技术储备:
- 红外摄影:需要一定的相机结构了解和精细操作能力。
- 热成像:需要电子硬件基础(Arduino/Pi使用)、编程能力和信号处理知识。
总结
- 想玩红外艺术摄影?改装一台老数码相机或使用热靴滤镜是比较可行且效果不错的DIY方案。
- 想自己做一个真正的热成像仪?这不是不可能,但要做好面对高昂成本、技术门槛和极其粗糙效果的心理准备。购买现成的低成本热成像模块(如AMG8833搭配开发板)可以作为一个有趣的电子项目来体验原理,但不要期望它能替代几百块钱买的成品热成像仪用于实际检测。
选择哪个方向取决于你的兴趣、预算和动手能力!先从相对简单的红外摄影开始探索可能乐趣更大。?
红外热成像-热搜/热瞄机芯LC221规格书
LC221机芯是灵卡技术为热搜和热瞄产品设计研发的专用红外机芯。其采用ASIC方案开发设计,探测器使用非制冷LWIR氧化钒
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jf_98790441
2024-04-22 14:14:35
stm32单片机+amg8833+红外热成像/单片机红外测温成像/stm32 amg8833红外热成像
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张亮
2021-12-24 19:42:01
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