在許多場合，人們不僅需要知道物體表面的平均溫度，更需要了解物體的溫度分布情況，以便分析、研究物體的結(jié)構(gòu)，探測內(nèi)部缺陷。紅外成像就能將物體的溫度分布以圖像的形式直觀地顯示出來。下面根據(jù)不同成像器件對熱成像原
理作簡要介紹。
（1）紅外攝像管
紅外攝像管是將物體的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過電子系統(tǒng)放大處理，再還原為光學像的成像裝置。如光導攝像管、硅靶攝像管和熱釋電攝像管等。前二者是工作在可見光或近紅外區(qū)的，而后者工作波段長。圖1是熱釋電攝像管的結(jié)構(gòu)簡圖。
圖1 熱釋電攝像管結(jié)構(gòu)簡圖
1-鍺透鏡；2-鍺窗口；3-柵網(wǎng)；4-聚焦線圈；5-偏轉(zhuǎn)線圈；6-電子束；7-陰極；
8-柵極；9-第一陽極；l0-第二陽極；ll-熱釋電耙；12-導電膜；13-斬光器
該攝像管靶面為一塊熱釋電材料薄片，在接收輻射的一面覆蓋一層對紅外輻射透明的導電膜。當經(jīng)過調(diào)制的紅外輻射經(jīng)光學系統(tǒng)成像在靶上時，靶面吸收紅外輻射，溫度升高并釋放出電荷。靶面各點的熱釋電與靶面各點溫度的變化成正比，而靶面各點的溫度變化又與靶面的輻射度成正比。因而，靶面各點的熱釋電量與靶面的輻照度成正比。當電子束在外加偏轉(zhuǎn)磁場和縱向聚焦磁場的作用下掃過靶面時，就得到與靶面電荷分布相一致的視頻信號。通過導電膜取出視頻信號，送視頻放大器放大后，再送到控制顯像系統(tǒng)，在顯像系統(tǒng)的屏幕上便可見到與物體紅外輻射相對應的熱像圖。
這里需要提起注意的是：熱釋電材料只有在溫度變化的過程中才產(chǎn)生熱釋電效應，溫度一旦穩(wěn)定，熱釋電就消失。所以，當對靜止物體成像時，必須對物體的輻射進行調(diào)制。對于運動物體，可在無調(diào)制的情況下成像。
（2）紅外變像管
紅外變像管是直接把物體紅外圖像變成可見圖像的電真空器件，主要由光電陰極、電子光學系統(tǒng)和熒光屏三部分組成，均安裝在高度真空的密封玻璃殼內(nèi)。當物體的紅外輻射通過物鏡照射到光電陰極上時，光電陰極表面的紅外敏感材料（蒸涂其上的半透明銀氧銫）接收物體的紅外輻射后，便發(fā)射與表面的輻照度的大小成正比，也就是與物體發(fā)射的紅外輻射成正比的光電子。光電陰極發(fā)射的光電子在電場的作用下飛向熒光屏。熒光屏上的熒光物質(zhì)，受到高速電子的轟擊便發(fā)出可見光。可見光輝度與轟擊的電子密度的大小成比例，即與物體紅外輻射的分布成比例。這樣，體現(xiàn)物體各部位溫度高低的紅外圖像便被轉(zhuǎn)換成人眼很容易識別的可見光圖像。
（3）固態(tài)圖像變換器
固態(tài)圖像變換器是由許多小單元（稱為像元或像素）組成的受光面，各像素將感受的光像轉(zhuǎn)換為電信號后順序輸出的一種大規(guī)模集成光電器件。又稱電荷耦合攝像器件或ccd（charge-coupled devices to imaging）圖像器件。普通ccd固態(tài)圖像變換器用于紅外測溫還需要一套與之配套的光學系統(tǒng)；一方面需很好地濾除非紅外波長的其他光波，另一方面需把被測物體的紅外成像投射到ccd固態(tài)圖像變換器的受光面上。一種新型集成紅外電荷耦合器件是用于紅外測溫更為理想的固體成像器件，具有良好的發(fā)展、應用前景。