紅外熱成像技術(shù)由于疫情有什么改變的

早在1800年，英國(guó)的天文學(xué)家赫胥爾用分光棱鏡將太陽(yáng)光分解成從紅色到紫色的單色光，依次測(cè)量不同顏色光的熱效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水銀溫度計(jì)移到紅色光邊界以外，人眼看不見(jiàn)任何光線的黑暗區(qū)的時(shí)候，溫度和熱量反而比紅光區(qū)更高。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)后，在紅色光譜外確實(shí)存在一種看不見(jiàn)的“光線”，后來(lái)稱為“紅外線”，也就是“紅外輻射”。

起源于軍事的熱成像技術(shù)

紅外熱成像技術(shù)最早是應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，例如夜間觀測(cè)、導(dǎo)彈制導(dǎo)等。直到上世紀(jì)六十年代，熱成像技術(shù)才開(kāi)始民用，民用分為3個(gè)階段：

1964年，美國(guó)TI公司研制出首臺(tái)熱成像設(shè)備，當(dāng)時(shí)被稱為“紅外前視系統(tǒng)”，但是當(dāng)時(shí)的設(shè)備體積不但龐大，還無(wú)法實(shí)時(shí)記錄所測(cè)物體的表面溫度。

1965年，瑞典電網(wǎng)和AGA公司研發(fā)出新一代熱成像設(shè)備，在TI公司基礎(chǔ)上，增加了測(cè)溫功能，用于電氣設(shè)備檢測(cè)，值得一提的是，直到今天，在工業(yè)設(shè)備檢測(cè)和材料缺陷等領(lǐng)域，熱成像設(shè)備應(yīng)用已經(jīng)很常見(jiàn)。到了1990年，當(dāng)時(shí)的熱成像設(shè)備已經(jīng)具備測(cè)溫、收集圖像信息、修改、分析和存儲(chǔ)的功能，雖然體積縮小了不少，便捷性依舊不好。就是這段時(shí)間，熱成像設(shè)備已經(jīng)逐步進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。

上世紀(jì)90年代到今天，也就是紅外熱成像技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)民用的階段，美國(guó)FSI公司首先研制出軍用轉(zhuǎn)民用的紅外熱成像設(shè)備，利用紅外焦平面陣列探測(cè)器（集成大量敏感元）取代了復(fù)雜的光學(xué)元件和光機(jī)掃描結(jié)構(gòu)，重量小于2kg，便攜性大大提高。需要指出的是，紅外焦平面陣列探測(cè)器是決定紅外熱成像儀性能最重要的部分，目前分為兩種，制冷型（光子型探測(cè)器）和非制冷型（熱探測(cè)器）。制冷型主要用于航空航天、船舶等高端領(lǐng)域，非制冷型在民用更為常見(jiàn)。

制冷型和非制冷型紅外焦平面陣列探測(cè)器區(qū)別主要是使用材料的不同，由于制冷型在紅外輻射下，光子與探測(cè)器材料（常見(jiàn)的制冷型材料有HgCdTe、InAs / InGaSb Ⅱ類超晶格、GaAs / AlGaAs量子阱等）直接作用，內(nèi)部產(chǎn)生光電效應(yīng)，暗電流較大，噪聲相對(duì)也大，信噪比也會(huì)受之影響。所以，為了提升信噪比，需要低溫制冷，這也增加了其系統(tǒng)的復(fù)雜性，導(dǎo)致價(jià)格比非制冷型要高很多。但是由于利用光子直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的原理，制冷型的響應(yīng)速度、可靠性較高，所以常常用于高要求的軍事和精密工業(yè)領(lǐng)域。

非制冷型原理則有所不同，利用了紅外輻射的熱效應(yīng)。正如上述所說(shuō)的，紅外能夠產(chǎn)生比可見(jiàn)光更高的熱量，所以當(dāng)設(shè)備探測(cè)器（熱探測(cè)器包括熱釋電探測(cè)器、溫差電偶探測(cè)器、電阻測(cè)輻射熱計(jì)等）接受到紅外輻射后，引起敏感元材料（常用材料有非晶硅、氧化釩等）的溫度變化，隨后通過(guò)敏感元材料物理量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于信號(hào)轉(zhuǎn)化機(jī)制不同，非制冷型的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，一般在毫秒級(jí)，而制冷型為微秒級(jí)。由于價(jià)格低廉、體積較小、功耗低等優(yōu)勢(shì)，非制冷型紅外探測(cè)器在民用領(lǐng)域成為主流產(chǎn)品。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，非制冷型焦平面生產(chǎn)成本中，封裝成本占到80%左右，其余20%為焦平面芯片的生產(chǎn)成本。

熱成像測(cè)溫儀發(fā)展或?qū)⑾颉叭边M(jìn)軍

在復(fù)工期間，各大機(jī)場(chǎng)、寫(xiě)字樓等公共區(qū)域所使用的熱成像測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成，其中光電探測(cè)器用的幾乎都是非制冷型探測(cè)器。

不過(guò)，本次疫情相比2003年“非典”期間，國(guó)內(nèi)紅外熱成像測(cè)溫儀的發(fā)展肉眼可見(jiàn)。據(jù)悉，“非典”時(shí)期國(guó)內(nèi)的紅外體溫的關(guān)鍵零件基本都是靠進(jìn)口，紅外體溫儀廠家很難拿到傳感器等關(guān)鍵部件。此次，我們看到了很多企業(yè)都悄悄崛起，比如高德紅外、艾睿光電、大立科技。除了這幾家公司之外，上游的零件廠商在此次疫情中，仍然有很多關(guān)鍵技術(shù)無(wú)法自主，能夠掌握核心器件的公司依舊非常稀缺。根據(jù)此前不完全的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年進(jìn)口各類測(cè)溫儀總額接近中國(guó)測(cè)溫儀器產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的50%。

除國(guó)產(chǎn)化外，測(cè)溫儀在未來(lái)將會(huì)按需細(xì)分應(yīng)用。2008年，深圳福田口岸對(duì)于入境人員就已經(jīng)利用了紅外熱成像體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，直到現(xiàn)在紅外熱成像測(cè)溫儀的市場(chǎng)依舊處為大型公共場(chǎng)所使用。在智慧城市、智慧社區(qū)、智慧養(yǎng)殖逐步發(fā)展的同時(shí)，紅外熱成像測(cè)溫儀的市場(chǎng)契機(jī)也在不斷涌現(xiàn)，如何針對(duì)這些領(lǐng)域研發(fā)出更細(xì)分化的產(chǎn)品，更有助于紅外熱成像測(cè)溫儀整個(gè)行業(yè)的推廣和應(yīng)用。

同時(shí)，紅外熱成像測(cè)溫儀將向智能化快速發(fā)展，不再是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品存在，而是與5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合。與AI結(jié)合，人臉識(shí)別技術(shù)鎖定人臉額頭測(cè)溫并實(shí)時(shí)疊加。與大數(shù)據(jù)結(jié)合，在獲取人員的熱成像圖像和人臉圖像后，會(huì)迅速將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，如果出現(xiàn)溫度過(guò)高的異常情況，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)由于獲取了人臉圖像，所以在后續(xù)的“定點(diǎn)尋人”上也高效不少。

可想而知，在疫情的催化后，“新基建”的加持下，紅外熱成像測(cè)溫產(chǎn)品的使用在未來(lái)將會(huì)更加普遍，種類更多樣化，對(duì)于后疫情時(shí)代有著強(qiáng)有力的防控作用。