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秋冬季節(jié)晝夜溫差較大，霧霾天氣逐漸增多，不僅對(duì)我們的生活出行帶來(lái)困擾，還加大了戶(hù)外檢測(cè)工作的難度，那有了紅外熱像儀的協(xié)助，工作人員是不是能穿透雨霧，看清目標(biāo)物體的狀態(tài)，順利完成檢測(cè)工作呢？
紅外熱像儀在黑暗中能清晰成像，但可見(jiàn)距離受鏡頭、探測(cè)器類(lèi)型、敏感度、物體大小、溫度及天氣條件等多種因素影響。
紅外輻射的透射率原理
紅外熱像儀的可視距離不僅受到目標(biāo)物體熱輻射強(qiáng)度的影響，還受到多種氣候條件的制約。即使在晴朗的天空下，大氣中的固有吸收也會(huì)限制紅外信號(hào)從目標(biāo)傳輸?shù)綗嵯駜x的距離，導(dǎo)致信號(hào)在傳輸過(guò)程中逐漸丟失。這意味著，隨著距離的增加，熱像儀接收到的信號(hào)會(huì)變得越來(lái)越弱，從而影響圖像的清晰度和細(xì)節(jié)。
濕度是影響紅外熱像儀拍攝范圍的關(guān)鍵因素之一。潮濕的空氣會(huì)充當(dāng)紅外輻射的“屏障”，導(dǎo)致信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到更大的衰減。因此，在濕度較高的夏季月份，大氣對(duì)紅外信號(hào)的衰減通常會(huì)比冬季月份更大，使得熱像儀的拍攝范圍相應(yīng)縮短。
此外，霧和雨等氣候條件對(duì)熱像儀的拍攝范圍更為不利。由于水滴對(duì)光的散射和吸收作用，以及水分自身的能量發(fā)射，霧和雨會(huì)嚴(yán)重限制熱成像系統(tǒng)的可視范圍。液滴密度越高，紅外信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到的衰減（或增強(qiáng)）就越大，導(dǎo)致熱像儀的拍攝范圍進(jìn)一步縮短。
熱像儀檢測(cè)性能的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)
霧是由接近飽和的水蒸氣在凝結(jié)核上凝結(jié)形成的微小水滴集合體，根據(jù)其形成原因可分為平流霧和輻射霧等類(lèi)型。霧的密度和散射特性各異，影響著能見(jiàn)度。國(guó)際民用航空組織將霧按可視距離分為四類(lèi)，從1220米至92米不等。霧天能見(jiàn)度降低，主要是因?yàn)殪F粒子對(duì)光線的吸收和散射作用，其程度取決于霧粒子的微物理結(jié)構(gòu)。
由美國(guó)空軍研發(fā)的一款強(qiáng)大的大氣輻射傳輸模擬工具——MODTRAN模型，能夠精確預(yù)測(cè)各種大氣條件下的輻射特性，包括路徑傳輸、天空輻射等，且覆蓋廣泛的波長(zhǎng)和光譜分辨率。它為用戶(hù)提供了多種氣候模型和氣溶膠類(lèi)型選擇，能夠基于能見(jiàn)度、大氣路徑、溫度發(fā)射率等參數(shù)，計(jì)算出寬光譜范圍內(nèi)的透射率和輻射度，對(duì)紅外熱像儀的性能評(píng)估至關(guān)重要。
MODTRAN模型的輸入數(shù)據(jù)
尤其對(duì)于熱像儀用戶(hù)而言，MODTRAN模型的應(yīng)用能夠顯著提升其在不同氣候和氣溶膠條件下的探測(cè)能力預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)比不同氣溶膠類(lèi)型的影響，用戶(hù)能更準(zhǔn)確地了解在多霧海上等惡劣環(huán)境下，熱像儀的探測(cè)范圍會(huì)受到怎樣的限制，從而做出更為精準(zhǔn)的決策。
紅外熱像儀的選擇
紅外熱像儀的性能不僅受大氣條件影響，還與其類(lèi)型和工作的紅外波段密切相關(guān)。配有非制冷型傳感器的LWIR熱像儀擅長(zhǎng)捕捉7-14μm波長(zhǎng)的紅外能量，適合地面目標(biāo)探測(cè)；而裝有制冷型探測(cè)器的MWIR熱像儀則對(duì)溫度微小差異靈敏，成像于3.0-5μm波段。兩者在穿透霧氣能力上因光譜透射差異而有所不同，選擇時(shí)需根據(jù)具體需求和環(huán)境條件來(lái)決定。
通過(guò)查看大氣傳輸模型可知，在不同霧況下，熱像儀相比肉眼在紅外波段的能見(jiàn)度優(yōu)勢(shì)各異，但總體上在輕霧條件下優(yōu)于可見(jiàn)光，而在重霧中優(yōu)勢(shì)減弱。
紅外熱像儀能看多遠(yuǎn)？
了解霧中可視距離不僅要看天氣，還得考慮目標(biāo)大小、溫差、設(shè)備性能等多個(gè)因素。紅外熱像儀，分為MWIR和LWIR兩種，它們?cè)陟F中探測(cè)距離的能力受到大氣條件、目標(biāo)特征以及熱像儀本身性能的共同影響。模擬結(jié)果顯示，在輕霧天氣下，紅外熱像儀的探測(cè)距離遠(yuǎn)超肉眼，尤其在溫差較大的情況下；而在重度霧天，無(wú)論是紅外熱像儀還是肉眼，可視距離都大打折扣，難以穿透濃霧。
值得一提的是，LWIR熱像儀在濕度較低的冬季鄉(xiāng)村環(huán)境中表現(xiàn)更佳，而MWIR熱像儀則在夏季或熱帶高溫條件下更具優(yōu)勢(shì)。但無(wú)論如何，紅外熱成像技術(shù)在霧中探測(cè)方面的能力都遠(yuǎn)超傳統(tǒng)視覺(jué)，能為我們提供更為可靠和清晰的視野。
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