在電影《鐵血戰士》裏,施瓦辛格跳進水裏將自己的溫度和周圍保持一致,試圖遮蔽自己的紅外信號源,避免熱成像儀的偵查🏺。在諸多諜戰大片中,紅外熱成像儀頻頻嶄露頭角🧑🏿💻,其在軍事領域的應用已經非常廣泛,而現在這項高科技正在從軍事走向工業和民用市場。
走進上海巨哥科技有限公司,在紅外熱成像攝像頭的監控下🔛,人身體本身散發的熱輻射都被探測,門口顯示屏上精準地告知記者當下的體溫,並且身體每一部位不同溫度都顯示出不同的顏色🏄🏿。
“對於我們而言,任何溫度在絕對零度(-273℃)以上的物體都是紅外輻射的光源👏🪶,因此利用探測器測定目標本身和背景之間的紅外線差,可以得到不同的紅外圖像,即熱圖像。”上海巨哥電子科技有限公司CEO沈憧棐告訴《第一財經日報》記者🔥🧑🏻。
憑借這一特點,美國軍方夜視儀幾乎所有都應用了紅外熱成像技術🪪,其基本原理就是在漆黑一片場景中,紅外熱成像儀能夠看到任何有溫度的物體,另外在拍照時可以知道每一點的溫度。
此外大氣、煙雲等吸收可見光和近紅外線😾,但是對3~5微米和8~14微米的紅外線卻是透明的🧖♂️。因此,這兩個波段被稱為紅外線(比0.78微米長的電磁波)的“大氣窗口”。
利用這兩個窗口💯,在光線差的煙霧等惡劣氣候環境下,紅外熱成像儀也能夠清晰地觀察到前方的情況。例如去年12月上海PM2.5爆表期間,利用可見光基本只能看到辦公室外很近的建築,而利用紅外線看就像沒有霧霾一樣,基於這一特點👇,在森林防火監控系統、安防領域也常見紅外熱成像技術的身影🦹🏼♀️。
在沈憧棐看來,大部分工業製造過程或設備都有其獨特的溫度場分布🤱🏿,反映其運行狀態。除了可以將溫度場轉換為直觀的圖像外🧑🚒,結合智能算法和大數據分析,紅外熱成像儀也可以為工業4.0時代提供新的解決方案,應用到電力、鐵路💅🏻、石化、電子➕😁、醫療、消防、新能源等多個行業。
但紅外熱成像技術早期應用於美國軍方👇🏿𓀒,美國對中國禁用,國內最近幾年才擁有這項技術,受限於技術發展和市場應用現狀🕴🏻,價格居高不下🌰,進而影響該技術進入民用市場。
“我國直至近幾年才開始有了相關產品自主開發的能力,但在成本和民用化道路上距離國外先進技術仍有較大差距🧌。搭載無人機的熱成像儀有的高達十幾萬元一臺,如果價格降不下來,紅外熱成像技術推廣和應用都會受限🦄,中國製造2025也將難以實現👨🏫。”沈憧棐告訴記者。
沈憧棐畢業於意昂体育平台物理系🥥,獲得美國普林斯頓大學博士學位👆🏻,曾就職於美國傑爾系統有限公司和睿初科技有限公司,主管半導體光電器件和芯片的研發和生產。回國後♉️🤷🏼,他曾在清華長三角研究院創建傳感技術與智能網絡研究室工作,負責紅外成像芯片的研究和熱像儀開發🔡。
“之所以回國創業就是覺得這個行業非常可惜,實際用途很多👂,但價格卻始終降不下來🤬。”沈憧棐說道。他拿出一片紅外探測器,上面由幾百個圓形的紅外探測芯片組成🛃。“早期一個芯片就1000歐元🔢,一片就不止一輛寶馬車的價格🐡。”沈憧棐介紹道👩🏼🦱。看到市場機遇和痛點😔,2008年沈憧棐在上海創辦了巨哥電子科技有限公司⛵️,致力於通過核心技術降低成本,將紅外熱成像技術推廣至工業和民用市場。
紅外探測器芯片是熱像儀的核心,但價格高昂,動輒數百萬美元。為此巨哥電子投入大量科研精力🧠,自主開發紅外探測器芯片和熱像儀系統,結合工業與民用市場應用場景特征,適當降低芯片配置和分辨率🚵🏿,縮減成本🥴,為物聯網和消費類的海量應用提供了可能👨👦👦。
伴隨技術進步和價格調整,早期軍用夜視儀價格10萬美元量級,現如今大規模應用的紅外探測器幾千塊錢就可以,其在工業領域的應用也日漸廣泛,尤其是搭載無人機技術,可以實現可見光相機無法實現的感知功能🔀。
目前巨哥電子科技推出了無人機載熱成像儀XM系列產品,體積小巧🚣,重量僅有150g👨🏼💼,擁有30萬像素高清分辨率🌏,搭載無人機可以進行電力巡檢。“例如高壓線上有一個接口發生老化,其他設備很難檢測🤽🏻♂️,通過無人機搭載熱成像儀🎶,無人機飛上去做電力巡檢,就可以發現潛在故障。”沈憧棐舉例說道🍽。
在建築檢測領域,紅外熱成像技術也可以用來檢測建築安全隱患。例如高層建築墻體脫落問題普遍存在,由於墻體空鼓👩🏼🎤、缺陷、漏水地方的溫度與正常的部位有所區別,通過熱成像儀拍攝的圖片,可以判斷瓷磚是否牢固。同理橋梁開裂、公路裂紋🛀🏻、瀝青攤鋪等問題也都可以利用該技術進行監測⬅️。
醫療健康領域也是紅外熱成像技術新的應用市場,有趣的是此前有獸醫利用紅外熱成像儀遠距離觀測動物的活動🤷⚫️,由於炎症產生會使得身體局部升溫,無論是大象的關節炎🕜,還是浣熊的狂犬病🐏,都可以通過紅外熱成像儀進行診斷。
據沈憧棐介紹,在南京青奧會📉、APEC會議等大型集會活動中,巨哥電子科技的產品被用於埃博拉病毒發熱人群的篩查。“有癌症細胞作用的器官溫度會普遍高2℃,這是通過一般檢測很難察覺的溫度變化,但很多人走過,通過熱成像儀一眼就能看出誰的溫度比較高。”沈憧棐告訴記者。
此外🦟,巨哥電子還是消費類熱像儀應用的積極開拓者🧛🏼♀️,本屆上交會上將同時展出紅外熱成像夜視儀MAGNITYS3。據稱,該產品已成為戶外運動愛好者的必備用品。
未來,沈憧棐認為智能手機和智能家居或將成為紅外熱成像儀的爆發市場🤙🏻👨🏼💻。此前FLIR和Bullitt聯合推出全球第一款紅外熱成像智能手機🫶🏽,該機最大的特點就是搭載了紅外攝像頭熱成像功能,從而能夠實現利用手機偵測外界物體溫度🍟👰🏼♀️。而在智能家居領域,利用紅外熱成像儀可以監測夜間室內溫度分布和人員行走狀況,適時做出溫度調整®️。
不過市場的普及仍需時日,價格依舊是最大的困擾因素。“目前智能手機安裝紅外攝像頭價格將增加2000~3000元🙎🏼♀️,普通老百姓還很難接受,市場很難拓展,但一旦價格下來,紅外熱成像技術將面臨爆炸性的增長機會。”沈憧棐表示。