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1、应用案例通过电视节目（例如“911营救”(Rescue 911)）与其它报道有关消防员、警察和其 他救援人员活动的纪实节目，越来越多的 人了解到红外热像仪和其具有的功能。相 信许多人都已经在电视上看到过热成像是 如何帮助警察在完全漆黑的环境下锁定跟 踪疑犯。从边境处的远距离监视，卡车和船运集装 箱检查，到高安全级别装置的监控，如核 电站、机场和水坝，人们对各种安防应用 热成像的兴趣也有所提高。但是，热成像 远非只为安防应用提供夜视解决方案这么 简单。微型红外热像仪的新兴应用过去十年，热成像技术的使用和公众对其功能的认识都得到了显著提升。过去，红外热成 像只是一项昂贵的军用技术，而如今，越来越多
2、的人认识这项技术及其所具备的优势。红 外热像仪能够在漆黑的夜晚、薄雾、轻烟以及各种天气条件下生成清晰的图像。商看到了热像仪的附加价值，并愿意将热像 仪集成到他们的产品中。通常，热像仪只是 完整成品的一个小部件，因此它必须尽量小 巧、轻盈、便宜。Photon：FLIR Systems开发的微型红外热 像仪 微型红外热像仪的最新研究进展促成了 FLIR Systems Photon红外热像仪的问 世。Photon是一款具有高灵敏度、高可靠 度的非制冷型长波红外热像仪。其紧凑的设 计、轻巧的重量以及较低的能耗，成为众多 红外热成像应用的理想选择，尤其是涉及电 池供电操作的应用。Photon采用基于氧
3、化 钒微量热型探测器技术的红外传感器，可生 成像素阵列为320x256的图像，定位为一款 商用红外热像仪，现已作为标准产品进行大红外热像仪：一项拯救生命的技术 红外热像仪用途众多，但是，无论是在火灾 中定位受困人员，在完全漆黑的环境下搜寻 疑犯，或是帮助司机和船长在夜间驾驶，都 没有比拯救生命的用途更为重要。警察、消 防员、救援工作者和安保人员人手一台由电 池供电的轻巧型热像仪也许只是时间问题。与此同时，消费者如今越来越容易接触到热 成像技术。汽车制造商在汽车内集成夜视模 块来扩大驾驶视野。夜视模块让司机在夜间 看得更清楚，从而避免事故的发生。船艇配 备热像仪，用于夜间航行和其他海事应用， 如
4、搜寻落水人员。全世界范围内对热像仪不 断增长的需求令制造商有能力大幅降低生产 成本。随着价格降低以及对该技术兴趣的提 高，众多不同产品领域内愈来愈多的制造Photon可用于最严苛的应用环境应用案例量生产，同时它还附带各种可选功能以吸 引更广阔的市场空间。Photon可搭载各种 镜头，适用于几乎所有的应用。能够批量高产地制造红外传感器是实现低 价的关键。FLIR Systems已基于商业硅铸造 工艺模型，开展了高度自动化的微量热型 探测器生产线。该生产线拥有目前为止世 界上最高的生产能力，使用了盒对盒式晶 圆传送技术来加快生产，并将计量融入生 产线以确保连续工艺反馈。小巧轻便，影像清晰 Phot
5、on只有手掌大小，极其轻便（19mm 镜头款仅130克），且功耗不到1.6W，外 形上与用于可见光成像的紧凑型CMOS摄 像头十分相似。Photon红外传感器为320x256像素焦平面 阵列(FPA)，在7.5-13.5微米或长波红外波 段内成像。长波红外波段对于看清黑暗甚 至烟雾中的人十分有用。Photon是一款 完全集成的热像仪，同时拥有模拟视频和 14位数字数据输出以及RS-232串行通信端 口，三者均引入一个单独的包含功率输入 引脚的15个引脚高密度连接器。未搭载热电冷却器 Photon的FPA无需稳定温度，因此免去 了其它微量热型探测器摄像机中的热电 冷却器(TEC)。尽管存在其它搭
6、载少量 TEC的热像仪，但它们均不具备搭载少量 TEC的FLIR 热像仪如此广的工作温度范围（-40C-+80C）。FLIR开发了专利读出 电路和全新的非均匀性校正算法，制造出未 搭载TEC的热像仪。这一设计特性带来了大 量搭载TEC的红外热像仪所不具备的主要优 势： Photon可在通电后两秒内生成图像， 因为其与TE稳定的热像仪不同，不需要 FPA在特定温度下进行操作。这对于消 防应用有着巨大的优势，因为红外热像 仪可被开启和关闭以节省电池电量，任 何成像延迟均潜在危险。 能耗可降低，这对于采用电池供电热像 仪的应用至关重要。其能耗随着热像仪 外壳与FPA的温差增大而增加，这种情 况在环境
7、空气温度可达几百摄氏度的消 防等应用中十分普遍。 红外热像仪包装聚积的热量大幅减少， 这对于封装在绝缘和自动加热外壳内的 热像仪的应用尤为重要。TEC会消耗大 量电流，从而产生大量废热。 由于光学组件和FPA外壳的杂散辐射效 应降低，Photon的场景动态范围可通 过TE稳定的热像仪大幅扩展。扩大的动 态范围使热像仪无需令图像达到饱和， 即可观察场景内更大的温度范围，这在 消防应用中十分常见。Photon：包含各种产品和应用的卓越热像 仪 若希望在商业市场取得成功，红外热像仪则 必须适应各种应用。随着价格的降低，红 外热像仪的应用数量正在以惊人的速度增 加。Photon的先进信号处理用途广泛，
8、能 够以各种不同的方式进行编程，从而实现针 对不同应用的专门特征。例如，消防市场推 动粗点辐射计的发展，以2x2像素显示观察 区域的温度。软件采用的另一消防功能是图 像内的像素伪彩色。这些像素颜色与用于快 速识别场景内热区的可调阈值内的温度相对 应。驾驶员视觉增强 夜间驾驶给卡车、公交和其他重型车辆的司 机带来了严重的安全隐患。重大事故多发生 在夜间和雨雾天气，因为司机难以看清事故 源，无法及时避免碰撞。每年，大型车辆发 生夜间事故达成千上万例，有许多都是因为 恶劣的天气条件。在这种情况下，司机的快 速减速能力下降，疲劳会影响反应时间，而 且视力在黑暗中严重减退。红外热像仪是一个强大的驾驶员视
9、觉增强系35 mm 镜头19 mm 镜头14.25 mm 镜50 mm lensPhoton可搭载各种镜头，适用于几乎所有的应用。Photon可用于各种商业应用。应用案例统，它显著降低了夜间驾驶的风险，使司机 能够看到高达车头灯5倍之远的距离。它在 任何情况下都不需要光线进行操作。正因为 有了红外热像仪，司机才能够快速检测并识 别潜在的危险，避免致命事故的发生。红外 热像仪还能帮助司机更好地看清道路边缘， 提前发现前方弯道，避免因前方车灯眩光造 成的瞬时盲区，以及能够穿透轻烟、粉尘、 薄雾和小雨看清前方。宝马已开始在其7系、6系、5系轿车中采用 了该技术辅助夜间驾驶。与轿车相比，公共 汽车和卡
10、车更能够受益于这项技术。FLIR Systems出售PathFindIR作为为交通 运输业的严苛需求量身定制的专用红外热 像仪。本质上来说，PathFindIR的机芯是 Photon红外热像仪，包装在极其坚硬的外 壳中，可经受严苛的驾驶条件。航空使飞行更安全 Photon也是FLIR Systems EVS3的核心，它 是一款可用于提升飞行员夜视的低成本热像 仪，即使在完全黑暗、薄雾、粉尘和轻烟的 环境下，它仍能通过提高飞行员远距离观察 地形和其它飞机的能力对其提供帮助。EVS3用于集成现有多功能显示器，配有 简单的“电源输入和标准视频输出”接 口。Photon采用了FLIR的数字细节增强 (
11、DDE)专利技术，无论场景的动态特性如 何，均能确保卓越的图像质量，显示竞争对 手制造的价格更昂贵的系统所无法捕捉的场 景细节。可选择不同镜头适应各种宽、中、 窄视场角下的飞行剖面。消防穿透烟雾 多年来，为了能够在完全黑暗中透过烟雾进 行观察，以及探测地板、墙壁和天花板上的 热点，消防员一直使用热像仪。烟雾中含有 大量微米级碳黑颗粒，非常容易吸收可见 光。但是，当颗粒远小于传感器所使用的光 纤的波长时，将大大降低散射程度，使烟雾 中的视线变得清晰。长波红外线的波长约为 可见光波长的20倍，因而长波热像仪完美 适合该应用。对于通常必须打开通往火灾现场的大门，或 者必须快速可靠地确定起火位置和火势
12、蔓延 情况的消防员而言，探测物体温差的能力至 关重要。由于以前的一些用于消防系统的热像仪笨重 且使用不便，在某些情况下缺乏充足的动态 范围，且对大多数消防部门而言过于昂贵， 因此，降低尺寸、重量和成本的同时提高性 能，已成为该行业最重要的需求。矿井安全装置公司(MSA)（宾夕法尼亚 州匹兹堡）将一款Photon热像仪集成 到其Evolution5200、EvolutionHD2 和New Evolution 5600用于消防救 火。ThermalTracTM热像仪中用于执法。 消防设施要求热像仪有较宽的场景动态范围，以便定位熊熊烈火的方向，并生成 温度较低的周围环境或人员的未饱和图 像。Pho
13、ton拥有14位场景动态范围，使用 非线性直方图AGC算法将14位范围映射到8 位模拟视频显示器上。热像仪还有两种增益 状态，可根据高于或低于阈值的图像的像素 比例进行自动选择。这使热像仪可在消防员 经常遇到的两种极限环境下工作，如黑暗潮 湿的地下室和着火的房间。无人机（UAV） 无人机在军用和民用领域的应用越来越普卡车装载的PathFindIRTM热图像可见光图像如需了解有关红外热像仪或此应用的更多信 息，请联系：FLIR中国公司总部： 前视红外热像系统贸易（上海）有限公司 全国咨询热线：400-683-1958 邮箱： 图片仅供说明之用，显示图像可能不代表该热像仪 的实际分辨率应用案例遍，
14、尤其是专为低空飞行设计的小型飞机。 这些无线电控制的飞机可装载下行连接至地 面站的摄像机。热像仪能够使飞机在完全漆 黑的环境下飞行，并穿透烟雾探测目标。此 类飞机还可以用于森林火灾等类似应用。温 度高于周围环境的区域表示可能发生火灾， 并能在热图像上清晰地看到。无人机系统领导者 AeroVironment（AVAV）（加州西米谷 市）将Photon融入其部分产品，包括手动 Raven B。由于Raven B是由电池供电的轻 型UAV，因此尽量缩小机载设备的重量和尺 寸至关重要。Photon通常安装在飞机的前 锥上，指向前方并向下方呈一定角度以便侦 查和航行。该功能使Raven B提供真正的昼
15、夜运行，成为在各种环境和应用中获取实时 环境感知的强大工具。热监视 总部位于英国的Qioptiq是红外和图像 加强夜视设备设计者和制造商。该公司 将Photon集成入其所谓的“VIPIR2-S” 手持式热监视视线产品以及武器安装 式“VIPIR-2”中。由于该设备需小巧轻便，以便在战场上易 于携带，因此Photon是集成到VIPIR中的 最佳仪器。此外，Photon的低功耗使VIPIR 能够仅靠4节商用AA电池便工作6个多小 时。Photon未采用热电冷却器，使VIPIR的 操作者一旦开启装置便立即获得清晰的图 像。无处不在的红外线 FLIR Systems Photon红外热像仪是将经济 的微型红外热像仪打入技术市场的重要一 步。随着产量加大和价格持续降低，我们将 看到大量原始设备制造商在其应用和打包方 案中结合Photon等类似产品。在不久的将来，热成像将成为像GPS和雷达 一样普遍的技术，它们最早均由军事实验室 发明，但今天已被世界各地的消费者所广泛 传播和接受。鸣谢本文作者Austin Richards哲学博士， 鸣谢B.Terre先生和S.Laband先生提供宝贵 资料和建议。AS_0308_0013_EN
