早在1800年，英國的天文學家赫胥爾用分光棱鏡將太陽光分解成從紅色到紫色的單色光，依次測量不同顏色光的熱效應。他發(fā)現(xiàn)，當水銀溫度計移到紅色光邊界以外，人眼看不見任何光線的黑暗區(qū)的時候，溫度和熱量反而比紅光區(qū)更高。經(jīng)過試驗檢測后，在紅色光譜外確實存在一種看不見的“光線”，后來稱為“紅外線”，也就是“紅外輻射”。

起源于軍事的熱成像技術

紅外熱成像技術最早是應用在軍事領域，例如夜間觀測、導彈制導等。直到上世紀六十年代，熱成像技術才開始民用，民用分為3個階段：

1964年，美國TI公司研制出首臺熱成像設備，當時被稱為“紅外前視系統(tǒng)”，但是當時的設備體積不但龐大，還無法實時記錄所測物體的表面溫度。

1965年，瑞典電網(wǎng)和AGA公司研發(fā)出新一代熱成像設備，在TI公司基礎上，增加了測溫功能，用于電氣設備檢測，值得一提的是，直到今天，在工業(yè)設備檢測和材料缺陷等領域，熱成像設備應用已經(jīng)很常見。到了1990年，當時的熱成像設備已經(jīng)具備測溫、收集圖像信息、修改、分析和存儲的功能，雖然體積縮小了不少，便捷性依舊不好。就是這段時間，熱成像設備已經(jīng)逐步進入工業(yè)領域。

上世紀90年代到今天，也就是紅外熱成像技術真正實現(xiàn)民用的階段，美國FSI公司首先研制出軍用轉民用的紅外熱成像設備，利用紅外焦平面陣列探測器（集成大量敏感元）取代了復雜的光學元件和光機掃描結構，重量小于2kg，便攜性大大提高。需要指出的是，紅外焦平面陣列探測器是決定紅外熱成像儀性能最重要的部分，目前分為兩種，制冷型（光子型探測器）和非制冷型（熱探測器）。制冷型主要用于航空航天、船舶等高端領域，非制冷型在民用更為常見。

制冷型和非制冷型紅外焦平面陣列探測器區(qū)別主要是使用材料的不同，由于制冷型在紅外輻射下，光子與探測器材料（常見的制冷型材料有HgCdTe、InAs / InGaSb Ⅱ類超晶格、GaAs / AlGaAs量子阱等）直接作用，內部產(chǎn)生光電效應，暗電流較大，噪聲相對也大，信噪比也會受之影響。所以，為了提升信噪比，需要低溫制冷，這也增加了其系統(tǒng)的復雜性，導致價格比非制冷型要高很多。但是由于利用光子直接轉換成電信號的原理，制冷型的響應速度、可靠性較高，所以常常用于高要求的軍事和精密工業(yè)領域。

非制冷型原理則有所不同，利用了紅外輻射的熱效應。正如上述所說的，紅外能夠產(chǎn)生比可見光更高的熱量，所以當設備探測器（熱探測器包括熱釋電探測器、溫差電偶探測器、電阻測輻射熱計等）接受到紅外輻射后，引起敏感元材料（常用材料有非晶硅、氧化釩等）的溫度變化，隨后通過敏感元材料物理量的變化轉換成電信號。由于信號轉化機制不同，非制冷型的響應時間相對較長，一般在毫秒級，而制冷型為微秒級。由于價格低廉、體積較小、功耗低等優(yōu)勢，非制冷型紅外探測器在民用領域成為主流產(chǎn)品。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，非制冷型焦平面生產(chǎn)成本中，封裝成本占到80%左右，其余20%為焦平面芯片的生產(chǎn)成本。

熱成像測溫儀發(fā)展或將向“三化”進軍

在復工期間，各大機場、寫字樓等公共區(qū)域所使用的熱成像測溫儀由光學系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成，其中光電探測器用的幾乎都是非制冷型探測器。

不過，本次疫情相比2003年“非典”期間，國內紅外熱成像測溫儀的發(fā)展肉眼可見。據(jù)悉，“非典”時期國內的紅外體溫的關鍵零件基本都是靠進口，紅外體溫儀廠家很難拿到傳感器等關鍵部件。此次，我們看到了很多企業(yè)都悄悄崛起，比如高德紅外、艾睿光電、大立科技。除了這幾家公司之外，上游的零件廠商在此次疫情中，仍然有很多關鍵技術無法自主，能夠掌握核心器件的公司依舊非常稀缺。根據(jù)此前不完全的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國每年進口各類測溫儀總額接近中國測溫儀器產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的50%。

除國產(chǎn)化外，測溫儀在未來將會按需細分應用。2008年，深圳福田口岸對于入境人員就已經(jīng)利用了紅外熱成像體溫監(jiān)測系統(tǒng)，直到現(xiàn)在紅外熱成像測溫儀的市場依舊處為大型公共場所使用。在智慧城市、智慧社區(qū)、智慧養(yǎng)殖逐步發(fā)展的同時，紅外熱成像測溫儀的市場契機也在不斷涌現(xiàn)，如何針對這些領域研發(fā)出更細分化的產(chǎn)品，更有助于紅外熱成像測溫儀整個行業(yè)的推廣和應用。

同時，紅外熱成像測溫儀將向智能化快速發(fā)展，不再是一個獨立的產(chǎn)品存在，而是與5G、物聯(lián)網(wǎng)、AI、大數(shù)據(jù)等技術相結合。與AI結合，人臉識別技術鎖定人臉額頭測溫并實時疊加。與大數(shù)據(jù)結合，在獲取人員的熱成像圖像和人臉圖像后，會迅速將數(shù)據(jù)傳輸至計算機，如果出現(xiàn)溫度過高的異常情況，系統(tǒng)將會自動報警，同時由于獲取了人臉圖像，所以在后續(xù)的“定點尋人”上也高效不少。

可想而知，在疫情的催化后，“新基建”的加持下，紅外熱成像測溫產(chǎn)品的使用在未來將會更加普遍，種類更多樣化，對于后疫情時代有著強有力的防控作用。