在許多場(chǎng)合，人們不僅需要知道物體表面的平均溫度，更需要了解物體的溫度分布情況，以便分析、研究物體的結(jié)構(gòu)，探測(cè)內(nèi)部缺陷。紅外成像就能將物體的溫度分布以圖像的形式直觀地顯示出來。下面根據(jù)不同成像器件對(duì)熱成像原
理作簡(jiǎn)要介紹。
（1）紅外攝像管
紅外攝像管是將物體的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過電子系統(tǒng)放大處理，再還原為光學(xué)像的成像裝置。如光導(dǎo)攝像管、硅靶攝像管和熱釋電攝像管等。前二者是工作在可見光或近紅外區(qū)的，而后者工作波段長(zhǎng)。圖1是熱釋電攝像管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖1 熱釋電攝像管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1-鍺透鏡；2-鍺窗口；3-柵網(wǎng)；4-聚焦線圈；5-偏轉(zhuǎn)線圈；6-電子束；7-陰極；
8-柵極；9-第一陽極；l0-第二陽極；ll-熱釋電耙；12-導(dǎo)電膜；13-斬光器
該攝像管靶面為一塊熱釋電材料薄片，在接收輻射的一面覆蓋一層對(duì)紅外輻射透明的導(dǎo)電膜。當(dāng)經(jīng)過調(diào)制的紅外輻射經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像在靶上時(shí)，靶面吸收紅外輻射，溫度升高并釋放出電荷。靶面各點(diǎn)的熱釋電與靶面各點(diǎn)溫度的變化成正比，而靶面各點(diǎn)的溫度變化又與靶面的輻射度成正比。因而，靶面各點(diǎn)的熱釋電量與靶面的輻照度成正比。當(dāng)電子束在外加偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和縱向聚焦磁場(chǎng)的作用下掃過靶面時(shí)，就得到與靶面電荷分布相一致的視頻信號(hào)。通過導(dǎo)電膜取出視頻信號(hào)，送視頻放大器放大后，再送到控制顯像系統(tǒng)，在顯像系統(tǒng)的屏幕上便可見到與物體紅外輻射相對(duì)應(yīng)的熱像圖。
這里需要提起注意的是：熱釋電材料只有在溫度變化的過程中才產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)，溫度一旦穩(wěn)定，熱釋電就消失。所以，當(dāng)對(duì)靜止物體成像時(shí)，必須對(duì)物體的輻射進(jìn)行調(diào)制。對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體，可在無調(diào)制的情況下成像。
（2）紅外變像管
紅外變像管是直接把物體紅外圖像變成可見圖像的電真空器件，主要由光電陰極、電子光學(xué)系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，均安裝在高度真空的密封玻璃殼內(nèi)。當(dāng)物體的紅外輻射通過物鏡照射到光電陰極上時(shí)，光電陰極表面的紅外敏感材料（蒸涂其上的半透明銀氧銫）接收物體的紅外輻射后，便發(fā)射與表面的輻照度的大小成正比，也就是與物體發(fā)射的紅外輻射成正比的光電子。光電陰極發(fā)射的光電子在電場(chǎng)的作用下飛向熒光屏。熒光屏上的熒光物質(zhì)，受到高速電子的轟擊便發(fā)出可見光?？梢姽廨x度與轟擊的電子密度的大小成比例，即與物體紅外輻射的分布成比例。這樣，體現(xiàn)物體各部位溫度高低的紅外圖像便被轉(zhuǎn)換成人眼很容易識(shí)別的可見光圖像。
（3）固態(tài)圖像變換器
固態(tài)圖像變換器是由許多小單元（稱為像元或像素）組成的受光面，各像素將感受的光像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后順序輸出的一種大規(guī)模集成光電器件。又稱電荷耦合攝像器件或ccd（charge-coupled devices to imaging）圖像器件。普通ccd固態(tài)圖像變換器用于紅外測(cè)溫還需要一套與之配套的光學(xué)系統(tǒng)；一方面需很好地濾除非紅外波長(zhǎng)的其他光波，另一方面需把被測(cè)物體的紅外成像投射到ccd固態(tài)圖像變換器的受光面上。一種新型集成紅外電荷耦合器件是用于紅外測(cè)溫更為理想的固體成像器件，具有良好的發(fā)展、應(yīng)用前景。