红外热成像的发展背景

温度高于0 K（即273℃）的所有物体都会在电磁光谱的红外区域发射电磁辐射。红外辐射（波长在0.75-1000 lm范围内）位于微波和电磁波谱的可见部分之间。这个广阔的范围可以进一步细分为近红外NIR（0.76-1.5 lm），中红外MIR（1.5-5.6 lm）和远红外FIR（5.6-1000 lm）。1800年，威廉·赫歇尔爵士（Sir William Herschel）发现了红外辐射，并由他的儿子约翰·赫歇尔（John Herschel）完成了第一幅红外热图像的记录，这为温度测量增加了新的意义。在民用领域采用红外热成像花费了将近两个世纪的时间，主要是因为无法获得优质的设备和技术知识。

在红外热成像中，人体发出的红外辐射通过红外探测器以非接触方式进行探测，并使用Stefan–Boltzmann定律获得人体的温度。红外探测器是红外热成像系统的核心。有几种类型的检测器可用，它们可以分为两大类，即热（如高温计，辐射热计等）和半导体（如光电导，光电探测器）。红外探测器通常放置在保护罩内部，该保护罩由光学装置（透镜，镜子等），探测器元件，冷却系统和相关的电子设备组成。因此，它们也称为红外热像仪。在过去的几十年中，红外热成像仪经历了几次修改。第一代相机由一个元素检测器和两个（一个水平和一个垂直）扫描镜组成。在更高级的第二代相机中，使用了两个类似的扫描镜以及阵列检测器（大型线性阵列或小型二维阵列）。现代的第三代相机没有反光镜，并具有大型的二维阵列检测器（通常称为焦平面阵列：FPA）。在这些现代相机中还实现了一些片上图像增强技术（如延时集成），从而提高了系统的分辨率和灵敏度。旧技术系统具有较低的空间分辨率，较高的噪声水平，较小的动态范围，有限的数据存储功能，并且没有板载图像处理功能。

图为红外热成像实验装置

红外热成像的主要优点之一是，它是需要最少的仪器。这种应用的基本要求是红外热像仪，三脚架或摄像机支架以及用于显示获取的红外热图像的视频输出单元。图中显示了典型的红外热成像实验装置的示意图，其中显示了红外热像仪，显示单元和机械组件（压缩机电动机）的典型红外图像及其原始照片。如今，还提供了几种带有内置显示屏的手持式摄像机。这些相机的优点是重量轻且便于携带。固态技术领域的进步为开发具有更高分辨率和精度的新型非制冷红外探测器铺平了道路。目前，未冷却相机的热敏度约为0.05℃，而冷却相机的热敏度为0.01℃。