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熱成像——一項即將征服世界的技術

2014-08-03 15:47 性質:轉載 作者:工廠工程 來源:工廠工程
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在我們現在所處的時代中,新技術投入市場的速度比以往任何時候都要快。通常,一項技術突破能夠很快引發另一項技術的革新。人們往往還未...

  在我們現在所處的時代中,新技術投入市場的速度比以往任何時候都要快。通常,一項技術突破能夠很快引發另一項技術的革新。人們往往還未熟悉前一項技術,新的技術就已經問世,而基于這些新技術的新產品也隨之不斷發布。

  有時候,這些產品在推出階段價格十分昂貴,但一旦早期使用者有機會購買并且產品能夠投入大批量生產,其價格會快速跌降,某些產品甚至會變為日常用品。手機就是一個明顯的例子。手機在剛推出時體積龐大,價格昂貴,但隨后迅速發展成為手掌大小的產品,供成百上千萬人日常使用。

  我們如今看來十分常見的大量技術,起初多為應用于軍事領域。雷達和噴氣式發動機即是最早由軍隊開發并用于軍事應用。全球定位系統,俗稱GPS,是美國國防部二十世紀七十年代早期開發用于控制導彈的技術。當首次融入汽車作為民用應用時,GPS還是一套極為昂貴的系統。而今天,幾乎每輛新車中都裝有GPS系統。

  不過,所有軍用發明的始祖是被五角大樓官員稱為“星際網絡”(Intergalactic Network)的概念。這一瘋狂的概念最終成為了互聯網。毫無疑問,正是這項軍用發明很大程度上改變了我們的世界。

  今天,還有另一項技術也源于軍事應用,并在眾多有用的民用領域發揮了極大的作用。這項技術不僅會改變我們的生活,還可以拯救生命。這項技術叫做:熱成像。

  與普通相機依靠光產生圖像不同,熱像儀,有時也稱為紅外熱像儀,能夠識別微小的溫差,并將其轉換為讓細節纖毫畢現的清晰熱圖像。與其他技術不同,例如光放大至少需要少量光才能成像,熱成像技術可在完全漆黑的環境下觀測事物,完全不需要任何光線。

  首臺軍用熱像儀是由一家名為AGA的公司于1958年開發的,這家公司也就是今天的FLIR Systems。由于能夠在完全漆黑的環境下生成清晰的圖像,熱成像技術能夠在最黑暗的夜晚看清目標敵對勢力。熱像儀能夠用于輕霧和雪雨天氣,并且還能穿透煙霧,使其對于軍事更加實用,因為戰士能夠跨過煙霧籠罩的戰場看清另一端的情形。

  首臺商用熱像儀于1965年面世,用于檢查輸電線。直到1973年,才出現首款“便攜式”電池供電的紅外熱像儀。

  盡管被稱作“便攜式”,該系統仍十分笨重。當時所使用的技術要求熱像儀填充液氮以冷卻系統中集成的紅外探測器。這一方式一直持續,直到1985年FLIR Systems引進了首個無需液氮冷卻探測器的系統,取而代之的是集成一種所謂的冷卻器。

  直到1997年,搭載非制冷式探測器的熱像儀,也就是所謂的微量熱型探測器,進入了市場。微量熱型探測器的主要優點之一在于其不帶活動部件,因此不容易出現故障。此外,其生產價格也比較便宜,因此熱像儀制造商可將其產品價格降低。

  從軍事到工業應用

  盡管熱像儀常用于軍事,但直到引進微量熱型探測器,它才開始應用于商業和工業應用。

  最先發現熱成像技術優勢的工業客戶是大型生產公司。熱像儀不僅能夠基于溫差成像,且能夠明確地測量這些溫差。得益于熱像儀所采用的復雜算法,因此可以計算絕對溫度值。

  工業領域很快便發現熱成像能夠提供關于電氣設備的具有價值的信息。保險絲、連接件、電纜,以及高壓設備,如變壓器、輸電線等,都能夠使用熱像儀輕易地進行非接觸式檢查。其優勢在于熱成像能夠幫助維護管理員提前發現異常,避免問題發生。通過這種方式,即可避免代價極高的故障,又可節省時間和資金。

  但在上述相同的公司內,研發部門也對熱成像技術產生了極大的熱情。

  其最大的優勢是在產品設計周期早期利用紅外熱成像。在開發階段,投入批量生產前,應對電氣設備進行全面測試。消費者期待以實惠的價格獲得完美的產品。借助紅外技術,公司能夠縮短開發階段,并快速獲得其開發投資的回報。

  越來越多的工業公司開始使用熱成像技術,使得企業可以謹慎邁出第一步實施所謂的批量生產。但即便如此,熱像儀仍十分昂貴,需花費20,000歐元甚至更多。對于客戶而言,熱成像仍是一項十分新奇的技術。客戶所看到的熱圖像只限于好萊塢影片,如《鐵血戰士》第I和II部。

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