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中国红外热成像走向民用 或在智能家居市场爆发
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作者:admin    日期:2016-04-14    点击次数:933

在电影《铁血战士》里,施瓦辛格跳进水里将自己的温度和周围保持一致,试图遮蔽自己的红外信号源,避免热成像仪的侦查。在诸多谍战大片中,红外热成像仪频频崭露头角,其在军事领域的应用已经非常广泛,而现在这项高科技正在从军事走向工业和民用市场。

走进上海巨哥科技有限公司,在红外热成像摄像头的监控下,人身体本身散发的热辐射都被探测,门口显示屏上精准地告知记者当下的体温,并且身体每一部位不同温度都显示出不同的颜色。

“对于我们而言,任何温度在绝对零度(-273℃)以上的物体都是红外辐射的光源,因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差,可以得到不同的红外图像,即热图像。”上海巨哥电子科技有限公司CEO沈憧棐告诉《第一财经日报》记者。

凭借这一特点,美国军方夜视仪几乎所有都应用了红外热成像技术,其基本原理就是在漆黑一片场景中,红外热成像仪能够看到任何有温度的物体,另外在拍照时可以知道每一点的温度。

 

此外大气、烟云等吸收可见光和近红外线,但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此,这两个波段被称为红外线(比0.78微米长的电磁波)的“大气窗口”。

利用这两个窗口,在光线差的烟雾等恶劣气候环境下,红外热成像仪也能够清晰地观察到前方的情况。例如去年12月上海PM2.5爆表期间,利用可见光基本只能看到办公室外很近的建筑,而利用红外线看就像没有雾霾一样,基于这一特点,在森林防火监控系统、安防领域也常见红外热成像技术的身影。

在沈憧棐看来,大部分工业制造过程或设备都有其独特的温度场分布,反映其运行状态。除了可以将温度场转换为直观的图像外,结合智能算法和大数据分析,红外热成像仪也可以为工业4.0时代提供新的解决方案,应用到电力、铁路、石化、电子、医疗、消防、新能源等多个行业。

但红外热成像技术早期应用于美国军方,美国对中国禁用,国内最近几年才拥有这项技术,受限于技术发展和市场应用现状,价格居高不下,进而影响该技术进入民用市场。

“我国直至近几年才开始有了相关产品自主开发的能力,但在成本和民用化道路上距离国外先进技术仍有较大差距。搭载无人机的热成像仪有的高达十几万元一台,如果价格降不下来,红外热成像技术推广和应用都会受限。”沈憧棐告诉记者。

沈憧棐毕业于清华大学物理系,获得美国普林斯顿大学博士学位,曾就职于美国杰尔系统有限公司和睿初科技有限公司,主管半导体光电器件和芯片的研发和生产。回国后,他曾在清华长三角研究院创建传感技术与智能网络研究室工作,负责红外成像芯片的研究和热像仪开发。

“之所以回国创业就是觉得这个行业非常可惜,实际用途很多,但价格却始终降不下来。”沈憧棐说道。他拿出一片红外探测器,上面由几百个圆形的红外探测芯片组成。“早期一个芯片就1000欧元,一片就不止一辆宝马车的价格。”沈憧棐介绍道。看到市场机遇和痛点,2008年沈憧棐在上海创办了巨哥电子科技有限公司。

红外探测器芯片是热像仪的核心,但价格高昂,动辄数百万美元。为此巨哥电子投入大量科研精力,自主开发红外探测器芯片和热像仪系统,结合工业与民用市场应用场景特征,适当降低芯片配置和分辨率,缩减成本,为物联网和消费类的海量应用提供了可能。

伴随技术进步和价格调整,早期军用夜视仪价格10万美元量级,现如今大规模应用的红外探测器几千块钱就可以,其在工业领域的应用也日渐广泛,尤其是搭载无人机技术,可以实现可见光相机无法实现的感知功能。

目前巨哥电子科技推出了无人机载热成像仪XM系列产品,体积小巧,重量仅有150g,拥有30万像素高清分辨率,搭载无人机可以进行电力巡检。“例如高压线上有一个接口发生老化,其他设备很难检测,通过无人机搭载热成像仪,无人机飞上去做电力巡检,就可以发现潜在故障。”沈憧棐举例说道。

在建筑检测领域,红外热成像技术也可以用来检测建筑安全隐患。例如高层建筑墙体脱落问题普遍存在,由于墙体空鼓、缺陷、漏水地方的温度与正常的部位有所区别,通过热成像仪拍摄的图片,可以判断瓷砖是否牢固。同理桥梁开裂、公路裂纹、沥青摊铺等问题也都可以利用该技术进行监测。

医疗健康领域也是红外热成像技术新的应用市场,有趣的是此前有兽医利用红外热成像仪远距离观测动物的活动,由于炎症产生会使得身体局部升温,无论是大象的关节炎,还是浣熊的狂犬病,都可以通过红外热成像仪进行诊断。

据沈憧棐介绍,在南京青奥会、APEC会议等大型集会活动中,巨哥电子科技的产品被用于埃博拉病毒发热人群的筛查。“有癌症细胞作用的器官温度会普遍高2℃,这是通过一般检测很难察觉的温度变化,但很多人走过,通过热成像仪一眼就能看出谁的温度比较高。”沈憧棐告诉记者。

此外,巨哥电子还是消费类热像仪应用的积极开拓者,本届上交会上将同时展出红外热成像夜视仪MAGNITYS3。据称,该产品已成为户外运动爱好者的必备用品。

未来,沈憧棐认为智能手机和智能家居或将成为红外热成像仪的爆发市场。此前FLIR和Bullitt联合推出全球第一款红外热成像智能手机,该机最大的特点就是搭载了红外摄像头热成像功能,从而能够实现利用手机侦测外界物体温度。而在智能家居领域,利用红外热成像仪可以监测夜间室内温度分布和人员行走状况,适时做出温度调整。

不过市场的普及仍需时日,价格依旧是最大的困扰因素。“目前智能手机安装红外摄像头价格将增加2000~3000元,普通老百姓还很难接受,市场很难拓展,但一旦价格下来,红外热成像技术将面临爆炸性的增长机会。”沈憧棐表示。 

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