红外热电视是上世纪70年代发展起来的，近几年来，由于器件性能改善，特别是采用先进的数字图像处理和微机数据处理技术后，整机的性能显著提高，已能满足多数工业部门的实用要求。

    1.红外热电视的基本原理

    红外电视采用热释电靶面探测器和标准电视扫描方式。

    被测目标的红外辐射通过热电视的光学系统聚焦到热释电靶面探测器上，用电子束扫描的方式得到电信号，然后经放大处理，便可将可见光图像显示在荧光屏上。

    红外电视原理如图1-1所示。

    2.红外热电视的基本结构

    红外热电视的核心器件是红外热释电摄像管，另外还有扫描器、同步器、前置放大、视频处理以及电源、A/D转换、图像处理、显示器等。红外热电视的基本结构见图1-2所示。

 
                                                            图1-1  红外热电视原理

 
                                                 图1-2红外热电视基本结构
    热释电摄像管简称PEV，它是红外热电视的“眼睛”，主要由透镜、靶面和电子枪三部分组成。

    靶面的作用是将通过透镜的红外辐射进行热电转换。靶面的材料选用热释电材料，这类材料具有随温度的变化而产生正比电压信号的特性。利用这种晶体材料制成的薄片作为热释电管的靶面，具有热释电功能。

    靶面的材料决定了摄像管的技术性能，TGS材料是热释电管优良的靶面材料。为了适应热电视更高的技术要求，在TGS材料的基础上又发展了很多扩展型的新型材料。

    电子枪的作用是产生电子束扫描靶面，用以中和因热释电效应形成的靶面电荷。

    3.红外热电视的工作原理

    当被测目标的红外辐射经热释电管的透镜聚集到靶面上时，由于靶面晶体材料是“非中心对称”的极化晶体，它只有一个极化轴，当接收的红外辐射使极化轴的温度发生变化时，就会在垂直于极化轴的晶面上出现极化电荷，若靶面信号板和扫描靶面正好处于垂直极化轴的两个晶面上，当靶面受热时，在靶面上就会产生电位起伏的信号，这种信号的大小与被测目标红外辐射能量分布组成的图像相对应。与此同时，电子束在扫描电路的控制下对靶面作行、场扫描，从而中和了靶面上生成的电荷，同时在靶面信号板上的回路中产生相应的脉冲电流，该电流流经负载时形成视频信号输出。，由于热释电管产生的信号电流很小，大大低于普通电视摄像管产生的信号电流，因此必须用高增益低噪声的特殊预放器对热释电转换的电信号进行放大处理。此后再经视频处理电路加工，并在视频放大电路内编入同步信号以形成全电视信号输出。

    热电视扫描电路提供的行、场扫描过程与普通电视摄像时电子束在光电靶面上的扫描规律完全一样，即进行水平方面上的行扫描和垂直方向上的场扫描。   热图像显示的方式一般分为两种，即黑白显示和彩色显示。在黑白显示的热图像中，白色的部分表示温度较高，黑暗的部分表示温度较低。当输出的电视信号经过图像的伪彩处理后，热图像也可以用多种色彩表示温度的高低，一般用红色表示温度较高。

    近年来，数字图像处理和微机数据处理技术已在热电视中得到应用，将输出的视频信号经A/D转换后，可以进入数字图像处理器或输入到微机中，根据需要对被测目标的热图像信号进行处理，从而可显示出目标温度场的各种运算结果。

    4.红外热电视的类型及其特点

    红外热电视的分类主要取决于它的调制方式。

    (1)平移调制型

    平移调制型红外热电视实际上并没有对接收的目标红外辐射进行调制，由于热释电靶面只对变化的入射辐射才有响应，因此使用平移调制型红外热电视时，在观测运动中的目标时可以不动，仪器即可生成热像。而当观测静止不动的目标时，为了产生目标热图像，必须相对被测目标平移摇动仪器，显然这会给使用者带来不便。另外，平移调制型的热电视还会在热图像上产生拖尾和沾污现象，造成热像失真或清晰度不高，影响准确测温。但由于这种热电视的结构简单、灵敏度高、价格便宜，仍然在不少应用领域得到应用。

    (2)斩波调制型

    斩波调制型红外热电视解决了平移调制型红外热电视对静目标观测时的不便，它比平移调制型热电视多了斩波调制盘及相应电路。它的原理结构框图见图1-3,

 
                                    图1-3  斩波调制红外热电视原理结构框图

    为了在不摇动热电视的情况下，使静止不动的目标红外辐射周期性地入射到释电管的靶面上，斩波调制型热电视引入了斩波调制盘转动，调制盘是一个在其边缘开孔的圆盘。当调制盘旋转时就实现了对红外入射辐射的调制，因而在热释电管靶面上的温度和表面电荷也随着产生周期性的变化，与此同时，经电子束扫描和处理后，即可输出目标表面温度分布的视频信号。

    (3)回转跟踪型

    回转跟踪型热电视与平移调制型热电视的主要区别是在透镜与热释电管之间增加了一套回转机构。回转跟踪红外热电视的成像原理如图1-4所示。
回转机构示意图如图1-5所示，由盘上开有半周小槽的齿轮圆盘、剖面为楔形的光楔片和传动部件组成。

    回转跟踪型红外热电视的特点是：热图像稳定、仪器体积小、光路和电路的安装调控容易、使用方便。

                  图1-4  回转跟踪红外热电视成像原理                         图1-5  回转机构示意图

    (4)瞬变调制器

    瞬变调制型热电视的工作方式类似于电子快门和照相的方式，它利用瞬时拍摄的一幅目标热图像，将其定格后进行分析，可以测量图像上任意一点的温度。定格后的图像稳定、无拖尾和沾污现象，便于用单片机进行处理，由于考虑了目标发射率和环境温度等参数的影响，因此准确度较高。但瞬变调制所获取的热图像不是目标的实时值，也不能连续地跟踪和照相，这是它的缺陷所在。

    5.红外热电视的主要技术指标

    为了合理选用和正确使用红外线热电视，应该了解它的主要技术指标。

    (1)测温范围

    测温范围是指仪器测定的最低限与最高限的温度值范围。

    (2)工作模式

    工作模式是指红外热电视的调制方式是平移调制型、斩波调制型还是其他方式。

    (3)最小可辨温差（又称温度分辨率）

    最小可辨温度表示红外热电视对温度辨别的能力。

    (4)空间分辨率

    空间分辨率是指红外热电视在任意空间下的温度分辨率。整机的空间分辨率参数包括物镜、摄像管、视频电路和显示器各个分辨率的综合，一般要大于或等于200电视线才会有比较好的效果，如果使用要求较高，应选用更高的线数。

    (5）目标辐射率范围

    目标幅射率范围是指红外热电视测温的最大误差与仪器的量程之比。

    (6)测温准确度

    测温准确度是红外热电视测温的最大误差与仪器的量程之比。

    (7)工作波段

    主要指标有红外热电视的波长响应范围，一般是3～5μm或8～14μm。

    (8)红外物镜

    主要指标有红外热电视镜头的焦距范围，一般用f/数来表示，即指焦距对通光孔径的倍数，表示了物镜的视场角。

    (9)扫描制式

    扫描制式是指显示器的电视制式，如我国的PAL制等。

    (10)显示方式

    显示方式是指显示器为黑白的还是彩色的。

    (11)最大工作时间

    最大工作时间是指红外热电视可以连续工作的时间。