技术资讯
2023.06.26
短波红外测温和长波红外测温的差异

      长波红外热成像仪作为一种先进的非接触式温度测量和热成像设备,在众多领域发挥着至关重要的作用。经过多年的发展,其应用技术已经非常成熟。然而,近年来随着短波红外探测器的技术突破和普及,在一些行业中逐步开始加入短波红外的测温以增加测温的准确性和兼容性。下面我们就从以下几个方面来了解一下这两种测温技术的差异:

 

       一、工作原理

       短波红外测温:利用较短波长(通常为 1 - 3μm 左右)的红外辐射来捕捉物体的热量分布。通过检测和测量物体发出的短波红外辐射来生成热图像,其成像原理与可见光成像有一定相似性,对高温物体的测温效果较好,且在部分应用中能提供更高的分辨率和更准确的温度信息,比如金属冶炼,矿原料熔炼,激光焊接等。

      长波红外测温:使用较长波长(一般为 8 - 14μm)的红外辐射来生成热图像。通过检测和测量物体发出的长波红外辐射来显示热量分布,基于物体自身的热辐射特性,不同温度的物体在长波红外波段会呈现出不同的辐射强度,从而可据此测量物体温度。

       二、探测器材料与技术

       短波红外测温:铟镓砷作为短波红外探测器材料的成熟方案,已经被验证在部分高温探测的场景中具有良好的动态响应和准确度,但是受限于其高昂的成本,目前尚未得到广泛应用。光达创新公司推出的短波红外图像传感器LUMIDAR_SW系列,具有16位的图像深度,60%量子效率和优良的信噪比,非常适用于高温探测场景,同时,结合了颠覆性的有机半导体技术和成熟CMOS工艺,使得制造成本大幅下降。

       长波红外测温:探测器材料一般为氧化钒、硅掺杂(或多晶硅)等,这类材料在长波红外波段具有较好的响应特性,能够将接收到的长波红外辐射转换为电信号。长波红外热成像系统通常采用非制冷型探测器,降低了成本和系统复杂性,使其更便于携带和使用,不过在一些对温度测量精度和分辨率要求极高的场合,制冷型长波红外探测器也有应用。

       三、测温范围与精度

       短波红外测温:适用于高温物体的测温,比如在工业高温过程监测、金属冶炼等领域,对于几百度以上甚至更高温度的物体,能实现稳定、精确的温度测量,且具有较快的响应速度。但对于低温物体的测温效果相对较差,且测温范围相对较窄,一般在特定的高温区间内才能保证较高的测量精度。

       长波红外测温:测温范围较广,可覆盖从室温到几百摄氏度甚至更高的温度范围,能满足大多数常规物体的温度测量需求,在建筑、电力、医疗等领域应用广泛。例如,可用于检测建筑物的热效应以发现建筑缺陷(如隔热层问题、渗漏等)、监测电力设备的发热情况以预防故障、辅助医疗诊断(如检测人体局部的温度异常)等。不过,对于高温物体的测量,尤其是在温度超过一定阈值(如 1000℃以上)时,其精度可能会受到一定影响,且响应速度相对短波红外成像测温会有所下降。

        四、环境适应性

        短波红外测温:由于其波长较短,在大气中传播时受水汽、尘埃等环境因素的影响相对较大,在恶劣天气条件(如下雨、大雾、沙尘等)下,其测量效果和成像质量可能会受到一定程度的干扰。但对于某些特定环境,如存在烟雾、灰尘等情况下,短波红外具有一定的穿透能力,能获取比可见光更清晰的图像。

        长波红外测温:长波红外在大气中的传播受环境因素的影响相对较小,在不同的天气条件下都能保持较好的稳定性和可靠性,具有较强的环境适应性,可在室内、室外等各种环境中使用。

       五、成像特点

       短波红外测温:成像更接近可见光图像,能够呈现出物体的细节和轮廓,图像的清晰度和分辨率相对较高,对于一些需要精确识别物体形状、结构或特定特征的应用具有优势。但由于其对物体发射率的变化相对较敏感,在实际应用中需要更准确地确定物体的发射率参数,以提高温度测量的准确性。

       长波红外测温:成像主要反映物体的热分布情况,图像中不同颜色代表物体的不同温度,能够直观地显示出物体表面温度的差异和变化趋势,但在图像细节和分辨率方面可能相对略低于短波红外成像。不过,长波红外热成像对物体发射率的变化相对不那么敏感,在实际应用中对发射率参数的确定要求相对较低。

      以上是这两种测温技术的主要差异,根据不同的应用场景选择对应方案。另外在一些现场环境恶劣和测温要求精度很高的场合,甚至会在一套测温系统中同时嵌入两种测温方案以达到预想的温度监测效果。