- 什么是紅外熱成像
- 紅外熱成像的特點(diǎn)
- 紅外熱成像儀器的發(fā)展
- 紅外熱像儀在消防中的作用
- 紅外熱成像儀在安全防范中的應(yīng)用
人類的發(fā)展可分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是人類通過制造工具，擴(kuò)展體力活動(dòng)的能力；第二個(gè)階段通過提高判斷能力，尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標(biāo)準(zhǔn)；而人類近年來致力的增強(qiáng)獲得輸入信息的能力，擴(kuò)大感覺范圍或增添新的感官，使我們的大腦能接受更多的信息，正是人類發(fā)展的第三階段。在這個(gè)階段中，紅外技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)把人類的感官由五種增加到六種。
在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，高科技武器展示了先進(jìn)技術(shù)的廣闊平臺(tái)，成為世界科技發(fā)展的風(fēng)向計(jì)，也成為世界各國競(jìng)相研究和開發(fā)的方向和重點(diǎn)。這些高科技技術(shù)也因此成為新的產(chǎn)業(yè)和投資熱點(diǎn)，創(chuàng)造了億萬的財(cái)富和無法預(yù)計(jì)的社會(huì)效益。
在這些新科技中，以衛(wèi)星定位（GPS）和紅外熱成像（TIS）兩項(xiàng)技術(shù)。
衛(wèi)星定位系統(tǒng)（又稱GPS）已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，成為從軍事到民用都有寬廣發(fā)展前途的行業(yè)，其應(yīng)用的發(fā)展速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們的預(yù)想，例如：在在廣泛使用的汽車防盜定位系統(tǒng)等。
紅外熱成像技術(shù)，也是一個(gè)有非常廣闊前途的高科技技術(shù)，其大量的應(yīng)用將會(huì)引起許多行業(yè)變革性的改變。
一、什么是紅外熱成像？
光線是大家熟悉的。光線是什么？光線就是可見光，是人眼能夠感受的電磁波?？梢姽獾牟ㄩL為：0.38—0.78微米。比0.38微米短的電磁波和比0.78微米長的電磁波，人眼都無法感受。比0.38微米短的電磁波位于可見光光譜紫色以外，稱為紫外線，比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外，稱為紅外線。紅外線，又稱紅外輻射，是指波長為0.78~1000微米的電磁波。其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外，波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。
照相機(jī)成像得到照片，電視攝像機(jī)成像得到電視圖像，都是可見光成像。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測(cè)儀測(cè)定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像，熱紅外線形成的圖像稱為熱圖。
目標(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖像，換一句話說，紅外熱成像使人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。
二、紅外熱成像的特點(diǎn)是什么？
有位著名的美國紅外學(xué)者指出：“人類的發(fā)展可分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段是人類通過制造工具，擴(kuò)展體力活動(dòng)的能力，第二階段通過提高判斷能力，尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標(biāo)準(zhǔn)，而人類近年來致力的增強(qiáng)獲得輸入信息的能力，擴(kuò)大感覺范圍或增添新的感官，使我們的大腦能接受更多的信息，正是人類發(fā)展的第三階段。在這個(gè)階段中，紅外技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)把人類的感官由五種增加到六種”。這一席話，我認(rèn)為恰如其分的道出了紅外成像技術(shù)在當(dāng)代的重要性。因?yàn)?，我們周圍的物體只有當(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時(shí)，才能夠發(fā)出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在絕對(duì)零度（-273℃）以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。例如，我們可以計(jì)算出，一個(gè)正常的人所發(fā)出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個(gè)重要的特性。
1．大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對(duì)3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口，可以使人們?cè)谕耆珶o光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場(chǎng)，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，熱紅外成像技術(shù)軍事上提供了先進(jìn)的夜視裝備并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了非常重要的作用。
2．物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來對(duì)物體進(jìn)行無接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等等方面提供了一個(gè)重要的檢測(cè)手段和診斷工具。
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三、紅外熱成像儀器
根據(jù)物體能夠發(fā)射紅外線的特點(diǎn)，各國競(jìng)相開發(fā)出各種紅外熱成像儀器。
美國德克薩斯儀器公司（TI）在1964年首次研制成功第一代的熱紅外成像裝置，叫紅外前視系統(tǒng)(FLIR)，這類裝置利用光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)機(jī)械，對(duì)目標(biāo)的熱輻射進(jìn)行圖像分解掃描，然后應(yīng)用光電探測(cè)器進(jìn)行光——電轉(zhuǎn)換，最后形成視頻圖像信號(hào)，并在熒屏上顯示，紅外前視系統(tǒng)至今仍是軍用飛機(jī)、艦船和坦克上的重要裝置。
六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國家電力局，在紅外前視裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)了具有溫度測(cè)量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝置，通常稱為熱像儀。
七十年代法國湯姆蓀公司研制出，不需致冷的紅外熱電視產(chǎn)品。
九十年代出現(xiàn)致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產(chǎn)品，這是一種最新一代的紅外電視產(chǎn)品，可以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，把紅外熱成像的應(yīng)用提高到一個(gè)新的階段。
七十年代中國有關(guān)單位已經(jīng)開始對(duì)紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行研究，到八十年代初，中國在長波紅外元件的研制和生產(chǎn)技術(shù)上有了一定進(jìn)展。到了八十年代末和九十年代初，中國已經(jīng)研制成功了實(shí)時(shí)紅外成像樣機(jī)，其靈敏度、溫度分辨率都達(dá)到很高的水平。
進(jìn)入九十年代，中國在紅外成像設(shè)備上使用低噪音寬頻帶前置放大器，微型致冷器等關(guān)鍵技術(shù)方面有了發(fā)展，并且從實(shí)驗(yàn)走向應(yīng)用，主要用途用于部隊(duì)，例如便攜式野戰(zhàn)熱像儀，反坦克飛彈、防空雷達(dá)以及坦克、軍艦火炮等。
中國在紅外熱成像技術(shù)方面，已經(jīng)投入了大量人力物力，形成了相當(dāng)規(guī)模的研發(fā)力量，但是總的來講，與世界先進(jìn)水平差距很大，與西方相比，約差10年以上。
目前國外已經(jīng)開始在部隊(duì)裝備第二代紅外熱成像儀，并開始了第三代的研發(fā)工作，但中國現(xiàn)在才推廣第一代紅外成像儀。
在國際上，美國、法國、以色列是這方面的先行者，其它國家包括俄羅斯均處下游水平。
近幾年來，在黨的政策方針指引下，中國的紅外成像技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，與西方的差距正在逐步縮小，有些設(shè)備的先進(jìn)性也可同西方同步，相信中國和西方的差距會(huì)進(jìn)一步縮小，尤其在新技術(shù)的應(yīng)用方面更可以獨(dú)樹一幟。
紅外熱成像產(chǎn)品，可以分為致冷型的非致冷型兩大類。紅外電視產(chǎn)品和非致冷焦平面熱成像儀是非致冷型產(chǎn)品，其他為致冷型紅外熱成像儀。
目前，最先進(jìn)的紅外熱成像儀，其溫度靈敏的可達(dá)0.05攝氏度。無論白天、黑夜均可用于持紅外儀來探測(cè)叢林中的敵人，其距離可達(dá)百米之遙，作為邊防緝私，更可以追蹤海上走私的大飛，其距離可達(dá)數(shù)公里。
通過熱像儀不僅可實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，更可以通過其行蹤軌跡的“熱痕跡”進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，因?yàn)橐话阄矬w的熱發(fā)散有一定的時(shí)間性，有些物體的熱發(fā)散需要很大時(shí)間。例如部隊(duì)點(diǎn)燃的炊煙，曾經(jīng)發(fā)動(dòng)過的車輛等都可以留下“熱痕跡”。
第一代熱像儀主要由帶有掃描裝置的光學(xué)儀器和電子放大線路、顯示器等部件組成，已經(jīng)成功裝備部隊(duì)，并在夜間的地面觀察、空中偵察、水面保險(xiǎn)等作出重要的貢獻(xiàn)。
第二代熱成像儀主要采用焦平面陣列技術(shù)，集成數(shù)萬個(gè)乃至數(shù)十萬個(gè)信號(hào)放大器，將芯片置于光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上，取得目標(biāo)的全景圖像，無需光——機(jī)掃描系統(tǒng)，大大提高了靈敏度和熱分辨率，可以進(jìn)一步提高目標(biāo)的探測(cè)距離和識(shí)別能力。
第三代熱成像儀也正在研發(fā)中。
四、紅外熱像儀在消防中的作用
在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。
然而用飛機(jī)巡邏，采用紅外熱成像儀，則可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，把火災(zāi)消滅在最初。
加拿大林業(yè)學(xué)院早在1975年就開始進(jìn)行森林防火試驗(yàn)，從飛機(jī)上檢查尚未起燃地潛在火源，加拿大森林研究中心利用直升飛機(jī)采用AGA750便攜式熱成像儀，在一個(gè)火災(zāi)季節(jié)中發(fā)現(xiàn)15次隱火。
谷物糧倉往往會(huì)發(fā)生自燃現(xiàn)象，這種自燃現(xiàn)象往往時(shí)間長、來勢(shì)猛、損失大。目前一般采用溫度計(jì)測(cè)量其糧倉地溫度變化加以防范。采用熱像儀可以準(zhǔn)確判定這些火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，做到早知道早預(yù)防，早撲滅。采用熱像儀方便簡(jiǎn)單，速度快，撲滅及時(shí)。
紅外熱像儀還可以用來探測(cè)電氣設(shè)備的不良接觸，以及過熱的機(jī)械部件，以免引起嚴(yán)重短路和火災(zāi)。
1980年至1983年四年中，我國利用自制的熱像儀對(duì)華北電力網(wǎng)內(nèi)的20座發(fā)電廠、8座變電站和24條高壓線的10000多個(gè)插頭進(jìn)行了過熱檢查，發(fā)現(xiàn)不正常發(fā)熱點(diǎn)500多處，嚴(yán)重過熱為100處，由于及時(shí)處理，未發(fā)生火災(zāi)事故。
在國外，美國保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在所有電氣設(shè)備隱患中的25%以上是引發(fā)火災(zāi)的主要原因，都是由于插頭接觸不良引發(fā)的，所以美國國家防火協(xié)會(huì)的《電氣維修手冊(cè)70B》規(guī)定，在任何電氣插頭按照規(guī)定的力距被緊固之后，只要這個(gè)力矩值不變化，以后就不應(yīng)當(dāng)再進(jìn)行緊固。所以制造良好，安裝正常的電氣插頭，根本不需要定期緊固，只有發(fā)現(xiàn)其功能異常和其過熱才要去處理。
對(duì)于所有可以直接看見的設(shè)備，紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點(diǎn)的熱隱患。對(duì)于那些由于屏蔽而無法直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳導(dǎo)到外面的部件上的情況，來發(fā)現(xiàn)其熱隱患，這種情況對(duì)傳統(tǒng)的方法來說，除了解體檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、導(dǎo)體、母線及其它部件的運(yùn)行測(cè)試，紅外熱成像產(chǎn)品是無法取代。然而紅外熱成像產(chǎn)品可以很容易地探測(cè)到回路過載或三相負(fù)載的不平衡。
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美國MAI公司對(duì)許多已經(jīng)進(jìn)行過一般電氣預(yù)防性設(shè)備做紅外熱成像產(chǎn)品檢查，發(fā)現(xiàn)其中不少已接受過維修的設(shè)備仍然存在電氣故障。例如一個(gè)重要電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，這個(gè)公司對(duì)其電氣設(shè)備每兩年進(jìn)行一次停電維修。在這停電運(yùn)行期間，進(jìn)行設(shè)備清掃，對(duì)所有連接點(diǎn)緊固和斷路器的跳閘試驗(yàn)。并對(duì)高、低壓開關(guān)裝置安裝進(jìn)行測(cè)試。在傳統(tǒng)維修之后進(jìn)行的紅外熱成像產(chǎn)品檢查，仍然確定了一些隱患。在不同設(shè)備上發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重隱患有19個(gè)，一般隱患有179個(gè)。這些嚴(yán)重隱患是指被測(cè)設(shè)備的表面溫度超過NEMA或UL的最大設(shè)計(jì)溫度。
大多數(shù)隱患是在電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備上發(fā)現(xiàn)的，另外也在開關(guān)裝置和動(dòng)力盤上發(fā)現(xiàn)一些隱患。又例如一個(gè)聯(lián)邦政府辦公用建筑物內(nèi)一個(gè)主要電動(dòng)機(jī)控制中心發(fā)生火災(zāi)之后，每六個(gè)月對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次預(yù)防性維修。在這次火災(zāi)之后進(jìn)行過兩次維修，又進(jìn)行一次紅外熱成像產(chǎn)品檢查，其結(jié)果是：嚴(yán)重隱患預(yù)防維修之前為3個(gè)，而預(yù)防維修之后還是3個(gè)。所以紅外熱成像產(chǎn)品檢查的必要性是顯而易見的。
此外，使用紅外熱成像產(chǎn)品代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的清掃和緊固可以節(jié)省大量費(fèi)用。這種節(jié)約有兩個(gè)原因：首先是紅外熱成像產(chǎn)品檢查進(jìn)行的十分快，而不像傳統(tǒng)的方法那樣花費(fèi)大量人力去進(jìn)行設(shè)備的清掃和緊固。另外紅外熱成像產(chǎn)品檢查在進(jìn)行時(shí)，不要求設(shè)備停電，而只是在找出隱患后，在進(jìn)行修理時(shí)才要求短時(shí)間停電。并且為修理個(gè)別隱患的停電只是局部性的，停電時(shí)間很有限，甚至可能安排在計(jì)劃停電時(shí)間內(nèi)進(jìn)行修理。下面是幾個(gè)例子。
1），美國的一個(gè)《資產(chǎn)管理公司》推行一個(gè)包括所有電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備、照明、動(dòng)力盤和開關(guān)裝置的完整維修項(xiàng)目（不包括斷路器跳閘試驗(yàn)）。其收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)工作量而定，一個(gè)典型的辦公大樓（250,000平方英尺，10層）平均維修費(fèi)用為6,500美元。同樣的大樓進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查，只要一天便可以完成對(duì)所有電動(dòng)機(jī)控制，配電盤和開關(guān)裝置的檢查（并包括各種機(jī)械設(shè)備），其紅外熱成像產(chǎn)品檢查服務(wù)費(fèi)大約為600美元到800美元。因此，紅外熱成像產(chǎn)品的費(fèi)用僅是傳統(tǒng)方法費(fèi)用的1/10。
2），一個(gè)《電子設(shè)備制造廠》在簽定紅外熱成像產(chǎn)品檢查合同之前，是采用4天停電，由3個(gè)組5個(gè)電工進(jìn)行傳統(tǒng)維修，工人每天工作為12小時(shí)，以便清潔和緊固所有開關(guān)裝置、電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備和動(dòng)力盤中的連接點(diǎn)。這些工作的人工費(fèi)用為30,000美元。對(duì)于同樣設(shè)備的紅外熱成像產(chǎn)品檢查也進(jìn)行了4天，并在2個(gè)工廠工人協(xié)助下完成，其費(fèi)用只有3,000美元。
3），一個(gè)大型《辦公/旅館/售貨商業(yè)綜合樓》每三年進(jìn)行一次高、低開關(guān)裝置的傳統(tǒng)維修，在維修期間花在清潔和緊固工作上的費(fèi)用至少有20,000美元。而對(duì)同樣設(shè)備進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查則只用12小時(shí)，花費(fèi)僅2,000美元，發(fā)現(xiàn)了12隱患，其中兩個(gè)為能引發(fā)火災(zāi)的嚴(yán)重隱患。
4），通過紅外熱成像產(chǎn)品檢查和分析，一家《美國小型工廠》每年將耗費(fèi)由160個(gè)減少到40個(gè)工時(shí)。如按25美元/小時(shí)的費(fèi)用（包括加班）計(jì)算每年節(jié)省120小時(shí)，也就是可以節(jié)省3000美元。
根據(jù)美國的上述經(jīng)驗(yàn)，用紅外熱成像產(chǎn)品檢查代替?zhèn)鹘y(tǒng)維修中的定期清掃和緊固工作，可以節(jié)約費(fèi)用50%—90%，并可有效防止火災(zāi)的發(fā)生。例如在1985年7～8月期間，華盛頓郵報(bào)根據(jù)幾乎每天都發(fā)生的許多電氣設(shè)備停電事故，在頭版上描述了這些事故造成的火災(zāi)、人身傷亡、財(cái)產(chǎn)破壞和在生產(chǎn)、稅收方面的損失。例如其中當(dāng)?shù)匾患衣灭^的一次設(shè)備停電事故，就造成了六百五十萬美元的損失。為了避免上述停電事故，許多商業(yè)和工業(yè)組織常?；ㄙM(fèi)很多錢執(zhí)行預(yù)防性維修工作。不幸的是這些工作不但經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不了存在的隱患，而且還可能造成新的電氣隱患。所以電氣設(shè)備的紅外熱成像產(chǎn)品檢查，在很多方面可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的預(yù)防性維修工作。
美國《設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)控制技術(shù)》第375號(hào)公報(bào)指出：無論是新的或者舊的建筑物，都能從紅外熱成像產(chǎn)品檢查中受益。美國有近50個(gè)公司提供紅外熱成像產(chǎn)品檢查服務(wù)，為客戶的所有電氣設(shè)備、配電系統(tǒng)，包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接觸器、以及所有的配電線、電動(dòng)機(jī)、變壓器等等，作紅外熱成像檢查，以保證客戶的所有運(yùn)行的電氣設(shè)備不存在潛伏性的熱隱患，有效的防止火災(zāi)的發(fā)生。美國保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也已經(jīng)表明，對(duì)所有電氣設(shè)備進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查，可使不安全因素大大降低，并且節(jié)省大量保險(xiǎn)費(fèi)的支出。下面是一些需要進(jìn)行紅外熱成像產(chǎn)品檢查的設(shè)施。
1），各種電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動(dòng)或接觸不良，不平衡負(fù)荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。它們的平均修理費(fèi)用為1萬到5萬美元；更換需要8萬—10萬美元，工期為幾個(gè)星期到幾個(gè)月。
2），變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動(dòng)，套管過熱，接觸不良（抽頭變換器），過載，三相負(fù)載不平衡，冷卻管堵塞不暢。其影響為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀、起火。重繞需要經(jīng)費(fèi)1萬到5萬美元，更換為8萬—14萬美元，工期為幾個(gè)星期或幾個(gè)月。
3），電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)：可以發(fā)現(xiàn)的隱患是軸承溫度過高，不平衡負(fù)載，繞組短路或開路，碳刷、滑環(huán)和集流環(huán)發(fā)熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有毛病的軸承可以引起鐵芯或繞組圈的損壞，有毛病的碳刷，則可以損壞滑環(huán)和集流環(huán)，進(jìn)而損壞繞組線圈。還可能引起驅(qū)動(dòng)目標(biāo)的損壞。電機(jī)重新繞組圈（5000馬力）需要5～10萬美元，更換需用10萬～20萬美元，工期幾個(gè)星期到幾個(gè)月。
4），電氣設(shè)備維修檢查，屋頂查漏，節(jié)能檢測(cè)，環(huán)保檢查，安全防盜，森林防火，無損探傷，質(zhì)量控制，醫(yī)療檢查等等也很有效益。
此外，就是在北京也有一個(gè)使用熱成像進(jìn)行電氣設(shè)備收費(fèi)檢查的事例：加拿大駐中國大使館新館使用前，曾于1992年9月委托香港一家公司，用美國生產(chǎn)的熱成像設(shè)備，對(duì)新館內(nèi)電氣設(shè)備進(jìn)行一次防火及熱隱患全面檢查，并支付了4,000美元的熱像檢查服務(wù)費(fèi)。實(shí)際上，不計(jì)算準(zhǔn)備工作時(shí)間，真正用于檢查的時(shí)間只有一天。
同樣，紅外熱成像產(chǎn)品在火災(zāi)和爆炸事故調(diào)查中也十分有用。紅外熱像在火災(zāi)等事故的法律事務(wù)方面，特別是圍繞著與生命或財(cái)產(chǎn)損失有關(guān)的復(fù)雜技術(shù)問題上，已愈來愈重要。因?yàn)榛馂?zāi)和爆炸造成的損失，常常涉及熱隱患、熱傳播等情況，而這些情況都可以用紅外熱成像產(chǎn)品快速地觀察和記錄，所以紅外熱像是一種強(qiáng)有力的形象證據(jù)，能使非專業(yè)人員也一目了然，并對(duì)損失能做出公正的裁決和審判。以下是幾個(gè)火災(zāi)和爆炸事故調(diào)查中利用紅外熱像的實(shí)例。
美國的地方政府和保險(xiǎn)公司常常要求分析人身和財(cái)產(chǎn)損失的原因。相應(yīng)的調(diào)查可能發(fā)現(xiàn)不了刑事犯罪行為，如兇殺或縱火。但調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及損壞狀態(tài)，以及如何避免將來再發(fā)生這些問題。在已燃燒的建筑物上的熱圖像常常能使人們了解到如何產(chǎn)生火災(zāi)或爆炸的真實(shí)情況。并且從實(shí)驗(yàn)上再現(xiàn)失火、爆炸或設(shè)備損壞過程，以補(bǔ)充對(duì)事件的理解。紅外熱成像提供了一種分析和再現(xiàn)由熱造成的事故的非常好的目測(cè)手段。實(shí)驗(yàn)性的火災(zāi)、爆炸和設(shè)備損壞的紅外和視頻錄像，使人們能對(duì)其原因有更深入的理解。
在美國，每年爆炸事故引起數(shù)百萬美元的財(cái)產(chǎn)損失，偵破專家調(diào)查和分析這些事件，確定可能的原因時(shí)，常利用重現(xiàn)事件的方法去理解爆炸機(jī)理。如用紅外熱成像產(chǎn)品攝取一組照片，來顯示在一輛汽車中發(fā)生的爆炸，用以模擬恐怖主義分子或縱火犯造成的事故。這些紅外熱圖像中白色代表熱、黑色代表冷，用來人為的重現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，分析事故，確定事故的類型和原因。下面有幾個(gè)實(shí)例。
1），一輛試驗(yàn)用汽車中，在司機(jī)座位上放有一筒一加侖的汽油，在它的下面放置一磅炸藥，炸藥用電子儀器遙控引爆。紅外熱像錄像能記錄爆炸后大約0.04秒時(shí)試驗(yàn)車輛的情況，顯示出從汽油中發(fā)出的火球，以及事故后發(fā)出的輻射范圍，和隨后爆炸的發(fā)展。這種只有應(yīng)用紅外熱成像才能獲得的熱分布圖顯示出爆炸時(shí)和爆炸后熱傳導(dǎo)范圍。由重放熱像錄像很容易辨認(rèn)燃爆碎片的拋射軌跡，而重放可見光錄像常常查不到這些軌跡。在車輛外表上殘留的熱圖像能指出高溫分布區(qū)，它常常被作為查找事故源的線索。[page]
2），另一個(gè)類似試驗(yàn)，是以廢棄的房屋為試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。在這個(gè)試驗(yàn)中，將0.25磅的C4炸藥放在一罐一加侖的汽油下。結(jié)果顯示了試驗(yàn)房屋的最初狀態(tài)，最初的熱狀態(tài)和隨后發(fā)生的一系列情況，其中爆炸后3秒鐘的熱狀態(tài)，爆炸發(fā)出的殘余熱和它最初引起火源，及在幾分鐘后進(jìn)一步擴(kuò)大為火災(zāi)都可看到。
在美國分析失火原因和火源的程序與爆炸事故分析是類似的，熱圖像的識(shí)別能幫助人們確定失火原因，為起火點(diǎn)的詳細(xì)檢驗(yàn)提供事故原因的信息。下面有幾個(gè)實(shí)例。
1），例如，紅外熱像錄像可以顯示在一輛汽車內(nèi)失火過程。丙酮和聚苯乙烯混合在一起，形成一個(gè)球型塑料團(tuán)，它位于引擎室內(nèi)駕駛桿附近，并被引燃。紅外熱像錄像可以顯示出大約3分鐘后的火勢(shì)，在防護(hù)玻璃窗的局部發(fā)熱是明顯的。并可以顯示熱燃?xì)馔ㄟ^火墻進(jìn)入乘員室，從窗戶發(fā)出的較高的輻射證實(shí)了這個(gè)狀況。此外紅外熱像錄像顯示從引擎室泄漏的揮發(fā)性氣體，顯示出揮發(fā)性液體泄漏和燃燒的過程。此外通過紅外熱像錄像還可顯示火區(qū)火焰正在熄滅。用熱圖像能清晰地描述了失火過程的各個(gè)階段，它正被用在火災(zāi)調(diào)查人員的訓(xùn)練中。
2），在一座廢棄的房屋中進(jìn)行失火試驗(yàn)的紅外熱像錄像，能顯示一個(gè)消防員正在放置引燃液體混合物和搖晃一個(gè)柜中存放的氯化物粉末，以及隨后火勢(shì)的發(fā)展，建筑物內(nèi)自上而下形成的熱氣流，從這些紅外熱像錄像可以看出，從柜中著火點(diǎn)傳導(dǎo)熱的速度是非常的快。
3），由于機(jī)械或電器設(shè)備制造問題引起的火災(zāi)和爆炸是調(diào)查人員經(jīng)常關(guān)心的問題。例如在一座房屋中，因加熱器故障引起火災(zāi)，里面一個(gè)人因煙霧致死。當(dāng)對(duì)一個(gè)落地式加熱器檢查時(shí)，只要它與引起火災(zāi)的那個(gè)加熱器完全一樣，取得這種加熱器工作時(shí)的熱圖像，便可以看到熱圖像上的熱試驗(yàn)點(diǎn)（hottest）在高溫限制開關(guān)附近，判斷出故障是由銅線引起的，這種故障足以點(diǎn)燃加熱器內(nèi)部的碎片和粉末，以及保護(hù)高限開關(guān)的底盒。在熱圖像上看到的高溫亮點(diǎn)超過了電線絕緣的溫度額定值。電線在這種環(huán)境中，絕緣老化必然導(dǎo)致短路，引起失火，熱圖像不僅提供了定量的溫度值，而且也對(duì)故障產(chǎn)生的方式提供了明顯而直觀的描述。
4），一個(gè)已過熱的皮帶牽引輪，這個(gè)皮帶牽引輪力圖驅(qū)動(dòng)一個(gè)已閉鎖的壓縮機(jī)。從這個(gè)試驗(yàn)中解答的問題是，三角皮帶和皮帶牽引輪之間產(chǎn)生多高溫度可以點(diǎn)燃這個(gè)設(shè)備附近的可燃性氣體。具有燃點(diǎn)溫度為6000F的可燃性氣體被點(diǎn)燃，附近的一個(gè)壓縮機(jī)發(fā)生爆炸，造成一個(gè)石油加工廠嚴(yán)重?fù)p壞和人員傷亡。使用捍紅外熱像在輪外緣測(cè)量溫度，將獲得的信息作為有限元熱傳導(dǎo)分析的邊界條件，計(jì)算結(jié)果表明，風(fēng)機(jī)皮帶牽引輪和皮帶之間的溫度超過8000F。這個(gè)溫度是以點(diǎn)燃可燃性氣體，這些可燃性氣體是由于疏忽從工廠的石油加工廠設(shè)備中泄漏出來的。
5），火災(zāi)發(fā)生后，美國調(diào)查人員從目擊者、消防部門、警察和現(xiàn)場(chǎng)搜集證據(jù)。在機(jī)械或電氣設(shè)備可能引起失火的情況中，從過去能量核算或設(shè)備分析得到的紅外熱像資料可能是很有用的。例如一個(gè)具有過熱馬達(dá)和風(fēng)機(jī)皮帶牽引輪的空氣傳送裝置（airhander）的熱圖像。從皮帶和皮帶牽引輪發(fā)出的熱很快穿過該設(shè)備外邊的金屬外殼，以后如果懷疑這個(gè)空氣傳送裝置可能引起火災(zāi)，這個(gè)設(shè)備幾乎損壞的紅外熱圖像可以是闡述失火原因觀點(diǎn)的重要基礎(chǔ)。
五、紅外熱成像儀在安全防范中的應(yīng)用
紅外熱成像儀因其有的特點(diǎn)功能，已廣泛應(yīng)用于安全防范系統(tǒng)中，成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中的明星。
紅外熱成像儀具有隱蔽式探測(cè)功能，它不需要可見光，可以使犯罪份子不知其工作地點(diǎn)和存在，因而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，導(dǎo)致犯罪行為被揭。
在一些非常重要的單位，例如：重要的行政中心、銀行的金庫、機(jī)要室、軍事要地、監(jiān)獄等地，特別使用于這種紅外熱成像儀，它可以24小時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)，并隨時(shí)對(duì)背景資料進(jìn)行分析，一旦發(fā)生變化，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并可以通過智能設(shè)備的處理，自動(dòng)對(duì)有關(guān)情況進(jìn)行處理，并隨時(shí)將情況上報(bào)，取得進(jìn)一步的處理意見。
對(duì)于這些特殊重要部門，其防范的靈敏度大大高于其他防范系統(tǒng)，例如在這些單位下了班，只要有人在里面隱藏，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生報(bào)警信號(hào)。
正如大家所知，邊界防衛(wèi)是一件非常困難的事情。我國邊境線甚長，海洋也遼闊，由于野外環(huán)境的惡劣，許多系統(tǒng)都不可能很好地?fù)?dān)當(dāng)起防范作用，特別在下雨、下雪、大霧、大風(fēng)地日子，邊界巡邏也是很苦地任務(wù)。如果采用人員巡邏，利用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀察，往往由于可見光波長短，因而觀查效果甚差，造成漏查、誤查和失查的現(xiàn)象。
紅外熱成像儀可以探測(cè)到波長較短的紅外線，因而可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行觀察，特別適用于風(fēng)雨天氣。據(jù)香港《東方日?qǐng)?bào)》報(bào)道：香港警方在某一邊境地區(qū)放置了五套紅外熱成像儀，在試用過程中，成功地破獲了多起非法入境者案件，效率大大高于原來用人工巡查。因而香港警方計(jì)劃，今年再購進(jìn)新的系統(tǒng)，以加強(qiáng)防止非法移民案件。
在海岸邊，用紅外熱成像儀，可以迅速地跟蹤來往地船只?，F(xiàn)在海邊走私，常常利用“大飛”來進(jìn)行，這些“大飛”無燈光，馬力大，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，往往容易擺脫我方緝私人員和邊防人員地追蹤，有了紅外熱成像儀，可以遠(yuǎn)距離跟蹤這些“大飛”，就是在雷達(dá)地死角，這個(gè)系統(tǒng)也可正常運(yùn)行，特別在黑夜和惡劣的天氣下，均可充分發(fā)揮其良好的特點(diǎn)。
同樣的道理，紅外熱成像儀，可以應(yīng)用在生活小區(qū)的周界防范，重要地區(qū)的周界防范，可以達(dá)到一般監(jiān)視系統(tǒng)不易達(dá)到的效果，眾所周知，小區(qū)的防范主要嚴(yán)防罪犯進(jìn)入，一般的監(jiān)視系統(tǒng)，安裝時(shí)容易產(chǎn)生死角，不利于全面控制監(jiān)控面。再一點(diǎn)就是容易受干擾，比如小動(dòng)物入侵等。安裝紅外熱成像儀，可以克服以上二種缺點(diǎn)，減少誤報(bào)。
在我國，隨著城市交通的擴(kuò)大，各種高速公路和鐵路的延伸，這些系統(tǒng)的正常運(yùn)作也成為極大的問題，尤其在夜間的安全巡查，更是成為問題，如今裝有紅外熱成像儀的飛機(jī)，可以順利完成這些任務(wù)，它可以發(fā)現(xiàn)阻塞的車輛，故障的汽車，以及需要鎖定的目標(biāo)，在國外，許多單位已經(jīng)實(shí)際采用這些系統(tǒng)進(jìn)行巡查。
