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應用案例

熱影像 一項即將征服世界的技術 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

光線。首台軍用熱像儀是由一家名為AGA

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

的公司于1958年開發的,這家公司也就是

問世,而基於這些新技術的新產品也隨之不斷發佈。

今天的FLIR Systems。由於能夠在完全漆黑 的環境下生成清晰的圖像,熱成像技術能夠

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並且產品能夠

在最黑暗的夜晚看清目標敵對勢力。熱像儀

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

能夠用於輕霧和雪雨天氣,並且還能穿透煙

的例子。手機在剛推出時體積龐大,價格昂貴,但隨後迅速發展成為手掌大小的產品,供

霧,使其對於軍事更加實用,因為戰士能夠

成百上千萬人日常使用。

跨過煙霧籠罩的戰場看清另一端的情形。

我們如今看來十分常見的大量技術,起初多

很大程度上改變了我們的世界。

為應用於軍事領域。雷達和噴射式發動機即 是最早由軍隊開發並用於軍事應用。全球定

今天,還有另一項技術也源於軍事應用,並

位系統,俗稱GPS,是美國國防部二十世紀

在眾多有用的民用領域發揮了極大的作用。

七十年代早期開發用於控制導彈的技術。當

這項技術不僅會改變我們的生活,還可以拯

首次融入汽車作為民用應用時,GPS還是一

救生命。這項技術叫做:熱影像。

套極為昂貴的系統。而今天,幾乎每輛新車 中都裝有GPS系統。

與普通相機依靠光產生圖像不同,熱像儀, 有時也稱為紅外線熱像儀,能夠識別微小的

不過,所有軍用發明的始祖是被五角大

溫差,並將其轉換為讓細節纖毫畢現的清晰

樓官員稱為“星際網路”(Intergalactic

熱影像。與其他技術不同,例如光放大至少

Network)的概念。這一瘋狂的概念最終成

需要少量光才能成像,熱影像技術可在完全

為了互聯網。毫無疑問,正是這項軍用發明

漆黑的環境下觀測事物,完全不需要任何

首台商用熱像儀於1965年面世,用於檢查 電纜線。直到1973年,才出現首款“便攜 式”電池供電的紅外線熱像儀。

儘管被稱作“可擕式”,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線探測器。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


應用案例

了市場。微量熱型探測器的主要優點之一 在於其不帶活動部件,因此不容易出現故 障。此外,其生產價格也比較便宜,因此 熱像儀製造商可將其產品價格降低。

從軍事到工業應用

什麼是微量熱型探測器? 微量熱型探測器是一種在熱像儀中用作探測器的特定類型的熱型探測器。它是一種具有 較大溫度係數的氧化釩或非晶矽電阻。矽元件表面積大、熱容量低以及熱絕緣性能良 好。特定波長範圍內的紅外輻射可穿透氧化釩,並改變其電阻。場景溫度的變化可造成 輻射熱計溫度的改變,然後轉化為電氣信號並處理為圖像。

儘管熱像儀常用於軍事,但直到引進微量 熱型探測器,它才開始應用於商業和工業 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。熱像儀不僅能夠基於 溫差成像,且能夠明確地測量這些溫差。 得益於熱像儀所採用的複雜演算法,因此 以計算絕對溫度值。

比已是天壤之別。 越來越多的工業公司開始使用熱影像技術, 使得企業可以謹慎邁出第一步實施所謂的批

但是,批量生產不僅僅只是由日用消費品推

量生產。但即便如此,熱像儀仍十分昂貴,

動,軍事應用也起到了一定的作用,無人機

需花費20,000歐元甚至更多。對於客戶而

(UAV)便是推動因素之一。UAV在軍用和民

言,熱影像仍是一項十分新奇的技術。客戶

用領域正愈來愈普遍,尤其是專為低空飛行

所看到的熱影像只限於好萊塢影片,如《終

設計的小型飛機。這些手動啟動無線電控制

極戰士》第I和II集。

的飛機可裝載下行連接至地面站的攝影機, 絕對適用於偵查操作或在戰場上跟蹤軍隊的

大批量生產

動向。

那麼發生了什麼變化?熱影像技術是如何融

連接不良和內部損壞

入客戶的日常生活中?它們又有何優勢?幾

軍隊最先發現熱像儀能夠使飛機在完全漆黑

年前,熱像儀的批量生產邁出了重要的一

的環境下飛行,且可以穿過煙霧和雲層偵測

步。當時,世界上主要的汽車製造商之一寶

目標。很快地,民事應用也跟上了腳步。今

馬公司(BMW),決定在其豪華款7系列中採

天,這類飛機也能夠用來偵測例如森林火災

用熱像儀,以擴大駕駛視野。同時,提高乘

等目標。溫度高於周圍環境且表示可能發生

客和駕駛員的安全也是BMW的首要目標之

火災的區域,都能在熱影像上清晰地看到。

一。由於夜間駕駛導致了大量交通事故, 因此BMW想要探尋一種減少事故率的解決

價格更低,應用更廣,產量更大…

方案。之後,相同的“BMW夜視”組件也

由於產量增加且價格下降,熱像儀應用也開 始越來越普遍。這些應用中有的已運行多

高壓開關氧化

年,但仍只是少數幸運兒才能擁有它們,因

工業領域很快便發現熱成像能夠提供關於 電氣設備的具有價值的資訊。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。其優勢在於熱成像能夠幫 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。

汽車領域已發現熱影像用於駕駛員視覺增強的優勢

成為了BMW5系列和6系列的可選配件。 對這一安全配件的大量需求使得熱像儀產 品的世界領導者FLIR Systems能夠大幅增加

其最大的優勢是在產品設計週期早期利用 紅外線熱成像。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 者可期待以實惠的價格獲得完美的產品。 借助紅外線技術,公司能夠縮短開發階段 ,並快速獲得其開發投資的回報。

借助熱像儀,無人機(UAV)可以在完全漆黑的環境下穿 透雲層看清物體

產量。今天,僅僅針對擴大駕駛視野,FLIR

為他們有經濟能力花費大筆資金購買一台熱

Systems已生產了成千上萬台的熱像儀。如

像儀。

此提高產量隨之而來的結果之一,就是熱 像儀的價格顯著降低。現在,只需要不到

擴大駕駛視野

3,000歐元即可購買一台熱像儀。儘管這一

如前所述,擴大駕駛視野可能是對熱像儀的

價格仍顯較高,但與6年前的50,000歐元相

批量生產作出最大貢獻的一項應用。


夜間駕駛給卡車、公交和其他重型車輛的司

海事

機帶來了嚴重的安全隱患。重大事故多發生

夜視增強不僅對於汽車駕駛者至關重要。船

在夜間和雨霧天氣,因為司機難以看清事故

長也需要在夜間指揮航行,造價昂貴的船

源,以及時避免碰撞。每年,大型車輛發生

只、船上乘客、貨物以及船員都需要受到保

夜間事故達成千上萬例,有許多都是因為惡

護。

劣的天氣條件。在這種情況下,司機的快速 減速能力下降,疲勞會影響反應時間,而且

船長可以利用熱像儀在完全漆黑的環境下看

視力在黑暗中嚴重減退。

清前方,能夠清楚地辨別航道指向標、航線 交通、露頭、橋墩、明礁、其他船隻以及其

熱像儀是一個強大的駕駛員視野增強系統,

他任何若無法發現可能損壞船隻的漂浮物

它顯著降低了夜間駕駛的風險,使司機能夠

體。甚至是雷達無法探測到較小的物體,

看到高達車頭燈5倍之遠的距離。熱像儀在

如漂浮物,也能夠在熱影像上清晰地顯示。

任何情況下都不需要光線進行操作。正因為

熱成像能夠説明飛行員在完全漆黑的情況下滑行和著陸

消防 多年來,為了能夠在完全黑暗中透過煙霧進 行觀察,以及探測地板、牆壁和天花板上的

有了熱像儀,司機才能夠快速檢測並識別潛

安裝在船上的熱像儀還能用於拯救生命。在

在的危險,避免致命事故的發生。

最短時間內找到落水人員極其重要。不僅落 水者會漂離船隻,而且還應考慮到其體溫下 降。正因熱像儀的存在,才能夠快速找到溺 水人員並及時將其救出水中。

熱點,消防員一直使用熱像儀。煙霧中含有 大量微米級碳黑顆粒,非常容易吸收可見 光。但是,當顆粒遠小於感測器所使用的光 纖的波長時,將大大降低散射程度,使煙霧 中的視線變得清晰。熱像儀穿透煙霧的能力 可以輕易地在充滿煙霧的房間中幫助定位受

飛機 安裝在飛機上的熱像儀可用作著陸輔助設 備。即使在完全黑暗、輕霧、灰塵和煙霧的 環境下,該儀器仍能通過提高飛行員的觀察 地形和遠距離其他飛機的能力,對其提供幫 熱像儀能讓司機看到高達車頭燈5倍之遠的距離

助。

對於通常必須打開通往火災現場的大門,或 者必須快速可靠地確定起火位置和火勢蔓延 的消防員而言,探測物體溫差的能力至關重 要。經過經驗豐富和訓練有素的消防員的使 用,已證明熱像儀是一款出色的工具。

由於能看到前方道路——遠遠超出車燈照亮 距離——的熱影像,司機能夠更快地觀測到

許多消防員都熟知熱像儀的救生功能,而今

障礙物、道路彎曲等,從而獲得更多的反應

天,越來越多的消防員能夠從熱像儀的強大

時間。熱像儀還能幫助司機更好地看清道路

功能中獲益。

邊緣,提前發現前方彎道,避免因前方車燈 眩光造成的暫態盲區,以及能夠穿透煙霧、

讓世界更安全

灰塵、輕霧和小雨看清前方。

熱像儀還能在越來越多的安全監控應用中發 揮其作用。雖然以前多為邊防和政府其他相

不只是高檔豪車才能受益於熱像儀。熱像 儀,如FLIR Systems PathFindIR,能夠輕

困人員,從而拯救生命。

安裝在船上的熱像儀能夠在黑夜下生成清晰的圖像

關部門使用熱像儀,但如今愈來愈多的工業 設備正在使用熱像儀的功能,來保護他們的

易地裝入卡車和公交內。此外,火車和地鐵 也開始配備熱像儀。需要夜間儘快趕赴事故

熱像儀雖無法取代飛機著陸時機長所依賴的

現場的消防車和救護車等急救車輛,也發現

現有工具和儀器,但是,它能夠為機長形成

了熱像儀的優勢。此外,當發生火災時,熱

當時狀況的清晰圖像,起到輔助機長判斷的

像儀還能夠穿過煙霧,幫助司機快速到達事

作用。

故現場,且不會造成次生事故。始配備熱像 儀。需要夜間儘快趕赴事故現場的消防車和

此外,當飛機以低速滑行時,熱影像能夠幫

救護車等急救車輛,也發現了熱像儀的優

助避免事故。要知道,熱像儀能夠穿透輕霧

勢。此外,當發生火災時,熱像儀還能夠穿

和雨水,因此能夠輕易地探測到在惡劣的天

過煙霧,幫助司機快速到達事故現場,且不

氣條件下肉眼看不到的其他飛機或物體。

會造成次生事故。

熱像儀能夠穿透煙霧,堪稱消防應用的卓越工具


應用案例

貴重資產和人員。

核電站、石化裝置、倉庫、港口和機場,這 些都是容易遭竊甚至遭受恐怖襲擊的地方, 使用熱像儀可對其進行保護。恐怖主義、蓄 意破壞和恣意的暴力行為會威脅人身安全和 公共及私人設施的完整性。制定一個使用熱 像儀的全面的安全計畫是保護資產和降低風

熱像儀可幫助檢測皮膚病

險的關鍵。熱像儀能夠讓隱藏在黑暗、惡劣 天氣和灰塵、煙霧等障礙物中的威脅無所循 形。

無需安裝昂貴的照明系統,使用熱像儀即可輕易發現 入侵者

熱像儀能夠幫助救生並廣泛用於搜索與救援行動

不斷意識到能源儲備的重要性和有限性。由

此外,幾年前非典(SARS)爆發期間,熱像儀

於二氧化碳排放造成的全球變暖,很大程度

也被廣泛用於避免該疾病的傳播。許多國家

上也是因為與建築物供暖用的化石燃料燃燒

在機場使用熱像儀檢查體溫上升的人員。一

相關的污染造成的。越來越多的國家開始立

旦檢測出某個乘客可能攜帶SARS,則會由

法對建築的熱損失進行定期檢查。

醫務人員進行進一步篩檢。

熱像儀是一種易於操作的工具,能夠使絕緣

熱像儀在短時間內篩檢了大批疑似人員。

故障和其他建築異常現象遁形。使用熱像儀 檢測每一座建築可能為期不遠。

熱像儀的未來 毫無疑問,熱像儀將堅持與之前的其他產品

警局和其他執法機構也在使用熱像儀。他們

相同的做法。熱像儀設備將更小巧,圖像質

利用熱像儀在完全黑暗的環境下找到並跟蹤

量更高,並採用更多功能特徵。

疑犯。由於熱像儀能夠輕易識別熱信號,因 此疑犯完全無法躲藏在叢林或陰影中。

隨著熱像儀受到越來越多的定向應用消費者 的追捧,如駕駛員視覺增強和家庭安全,人

而且在這一領域,熱像儀也正逐漸深入到消

們對該產品的興趣也會增加,產量將上升而

費者中。大型民宅和物業大樓如今也已使用

價格會降低。

熱像儀進行看守,採用體型小但功能強大的 熱像儀為大量的家庭安全系統提供輔助支援 也只是時間問題。

使用熱像儀無縫定位絕緣不良區域,通過修復這些區域 可節省能源

我們無可得知這一發展的最終方向,但是短 期內的機遇還是不少。任何一名員警、消防

搜索與營救任務 搜索與營救專業人員的主要任務是找到遇 難、失蹤、生病或受傷的人員,包括較遠或 難以接近的區域,如山區、沙漠或森林,或 在無論是否接近海岸的海上區域。進行搜索 時可採用步行、騎馬或乘車的方式,如果可 用,通常也可以使用空中支援。

有時,飛越待搜索場地的直升飛機上搭載有 熱像儀。熱像儀可以無縫地探測其他遠距離 的人為活動,以便在事故發生前找到受害者 。熱像儀能夠在夜間、陸地、空中或海上 完成該任務。

建築檢查 自二十世紀七十年代的石油危機以來,我們

員以及安保人員都將可能擁有自己的熱像 醫學應用

儀,而且大部分汽車、卡車和其他車輛也都

人體溫度是一個複雜的現象。人類是恆溫動

可能會搭載熱成像技術。

物,能夠產生熱量,這些熱量必須散發到環 境中去。皮膚是產生的熱量和環境之間的接

歸根結底,對於在黑暗中和許多其他有用的

觸面,這一能動器官可以不斷地進行調節平

應用中進行觀測,熱像儀相比所有其他產品

衡���部和外部的條件,同時滿足身體的生理

的工具有過之而無不及。

需求。

作為精確可靠的工具,熱像儀廣泛用於醫學 評估和診斷。因燒傷、皮膚潰瘍或移植造成 的皮膚熱導率變化可使用熱成像系統輕易地

如需瞭解有關紅外熱像儀或此應用的更多資訊,請聯繫:

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FLIR代理: 科力航太有限公司

檢測到並進行監控。其他常見應用包括皮膚 癌的早期檢測、疼痛治療、燒傷深度評估、 發熱檢測、心臟直視手術等。 全國諮詢熱線:07-558-8599 郵箱:service@kolead.com.tw www.kolead.com.tw www.flir.com 圖片僅供說明之用,顯示圖像可能不代表該熱像儀的實際解析度

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FLIR前視紅外線熱影像的各種應用