个人报告 - 南台科技大学.pdf

南臺科技大學 機械工程實驗(一) 【熱傳實驗】 個人報告 系別：機械工程系微奈米技術組 班級：三年乙班 學號：4A214036 姓名：林新典 指導老師：魏慶華 教授 摘要 即使在濃煙密佈，伸手不見五指的火場環境下，消防專用紅外線熱像儀 無 需任何照明工具，即可清晰顯示畫面，利用其溫度感應功能，在火場內可偵測 大範圍有溫度物體。 消防人員能【看穿】霧、煙、灰塵，迅速掃描火場內天花板熱蓄積及火勢 蔓延的情況，以及清楚看到受困的民眾或隱藏的熱源，還可從遠端評估正在進 行中之救火行動的成效、協助指揮救火行動，可進一步研判潛在閃燃及其他危 險的情況發生。 快速準確地找到建築物內燃燒位置及燃燒範圍，確定火場真正的熱源及進 入火場內可能產生的危險，及時提供火場中仍處於熾熱位置的資訊，這對尋找 生命跡象或有哪些信誉好的足球投注网站起火點提供了可靠的助益，更可防止自發性復燃事故發生 〔1〕。 關鍵字 ： 紅外線顯像儀、熱影像儀 、熱像儀 、紅外線熱成像儀、消防救援裝備 簡介 熱影像儀又稱熱像儀或紅外線熱成像儀等。是一種對物體散發出的紅外線 進行感光成像的設備，這種設備被廣泛運用在軍事、消防、醫療、工業生產、 海關檢查等領域 〔2 〕。 原理 紅外熱成像儀有光子探測和熱探測兩種不同的原理。前者主要是利用光子 在半導體材料上產生的電效應進行成像，敏感度高，但探測器本身的溫度會對 其產生影響，因而需要降溫。後者將光線引發的熱量轉換為電信號，敏感度不 如前者同時無需製冷。除此之外，還根據熱成像儀的工作波段、所使用的感光 材料進行分類。常見熱成像儀工作在3 到5微米或 8 到12微米，常用感光材料 則有硫化鉛、硒化鉛、碲化銦、碲錫鉛、碲鎘汞、摻雜鍺和摻雜矽等。根據感 光元件數量和運動方式，則有機械掃描、凝視成像型等 〔2 〕。 所有溫度在絕對零度（約 -273℃）以上的物體，都會因自身的分子運動而 產生紅外線輻射熱。紅外線熱像儀能將這些人眼無法看到的輻射能量轉換為電 訊號，並以各種不同的顏色來顯示出不同溫度的分佈，使整個溫度分布狀態以 可視圖像顯示出來。透過圖像，可以迅速便捷的檢測整個溫度面，並辨識高低 溫度點，進行溫度的定性與定量分析，如有溫度異常則預示著可能有故障的產 生，使檢測工作精準、簡單快捷 〔3 〕。 2 / 5 歷史 熱成像儀是從對紅外線敏感的光敏元件上發展而來，但是光敏元件只能判 斷有沒有紅外線，無法呈現出圖像。在第二次世界大戰中交戰各國對熱成像儀 的軍事用途表現出了興趣，對其進行了零星的研究和小規模應用。 1952 年，銻 化銦被開發出來，這種新的半導體材料促進了紅外線熱成像儀的進一步發展。 不久之後，德州儀器公司開發出了具有實用價值的前視紅外線（Forward looking infrared）熱成像儀。這一系統採用的是單原件感光，利用機械裝置 控制鏡片轉動，將光線反射到感光元件上。隨著碲鎘汞材料製造工藝的成熟， 在軍事領域大規模採用熱成像儀成為了可能。60 年代之後出現了由60或更多 的感光元件組成的線性整列，瑞典的 AGA 公司將熱成像儀的應用拓展至民用領 域發展。然而由於最初採用的是非製冷感光元件，製冷部件加上機械掃描機構 使得整個系統非常龐大。等到 CCD技術成熟之後，焦平面陣列式熱成像儀取代 了機械掃描式熱成像儀。至80 年代半導體製冷技術取代了液氮、壓縮機製冷之 後開始出現了便攜、手持的熱成像儀。 90 年代之後，德州儀器又開發出了基於 非晶矽的非製冷紅外焦平面陣列，進一步降低了熱成像儀的生產成本 〔2 〕。 產品 熱成像儀的用途非常廣泛，特別是在軍事上，利用熱成像儀可以在夜間發 現散發熱量的坦克發動機、士兵。在工業上，可以利用熱像儀快速探測出加工 件的溫度，從而掌握必須的信息。由於電動機、電晶體等電子器件發生故障時 往往伴隨著溫度的異常升