红外热电视(1)

    红外热电视是上世纪70年代发展起来的，近几年来，由于器件性能改善，特别是采用先进的数字图像处理和微机数据处理技术后，整机的性能显著提高，已能满足多数工业部门的实用要求。
    1.红外热电视的基本原理

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    红外电视采用热释电靶面探测器和标准电视扫描方式。
    被测目标的红外辐射通过热电视的光学系统聚焦到热释电靶面探测器上，用电子束扫描的方式得到电信号，然后经放大处理，便可将可见光图像显示在荧光屏上。
    红外电视原理如图1-1所示。
    2.红外热电视的基本结构
    红外热电视的核心器件是红外热释电摄像管，另外还有扫描器、同步器、前置放大、视频处理以及电源、A/D转换、图像处理、显示器等。红外热电视的基本结构见图1-2所示。

图1-1  红外热电视原理

图1-2 红外热电视基本结构

    热释电摄像管简称PEV，它是红外热电视的“眼睛”，主要由透镜、靶面和电子枪三部分组成。

    靶面的作用是将通过透镜的红外辐射进行热电转换。靶面的材料选用热释电材料，这类材料具有随温度的变化而产生正比电压信号的特性。利用这种晶体材料制成的薄片作为热释电管的靶面，具有热释电功能。
    靶面的材料决定了摄像管的技术性能，TGS材料是热释电管优良的靶面材料。为了适应热电视更高的技术要求，在TGS材料的基础上又发展了很多扩展型的新型材料。
    电子枪的作用是产生电子束扫描靶面，用以中和因热释电效应形成的靶面电荷。
    3.红外热电视的工作原理

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    当被测目标的红外辐射经热释电管的透镜聚集到靶面上时，由于靶面晶体材料是“非中心对称”的极化晶体，它只有一个极化轴，当接收的红外辐射使极化轴的温度发生变化时，就会在垂直于极化轴的晶面上出现极化电荷，若靶面信号板和扫描靶面正好处于垂直极化轴的两个晶面上，当靶面受热时，在靶面上就会产生电位起伏的信号，这种信号的大小与被测目标红外辐射能量分布组成的图像相对应。与此同时，电子束在扫描电路的控制下对靶面作行、场扫描，从而中和了靶面上生成的电荷，同时在靶面信号板上的回路中产生相应的脉冲电流，该电流流经负载时形成视频信号输出。，由于热释电管产生的信号电流很小，大大低于普通电视摄像管产生的信号电流，因此必须用高增益低噪声的特殊预放器对热释电转换的电信号进行放大处理。此后再经视频处理电路加工，并在视频放大电路内编入同步信号以形成全电视信号输出。
    热电视扫描电路提供的行、场扫描过程与普通电视摄像时电子束在光电靶面上的扫描规律完全一样，即进行水平方面上的行扫描和垂直方向上的场扫描。
    热图像显示的方式一般分为两种，即黑白显示和彩色显示。在黑白显示的热图像中，白色的部分表示温度较高，黑暗的部分表示温度较低。当输出的电视信号经过图像的伪彩处理后，热图像也可以用多种色彩表示温度的高低，一般用红色表示温度较高。
    近年来，数字图像处理和微机数据处理技术已在热电视中得到应用，将输出的视频信号经A/D转换后，可以进入数字图像处理器或输入到微机中，根据需要对被测目标的热图像信号进行处理，从而可显示出目标温度场的各种运算结果。