1.3 红外产品
红外成像产品（Infrared Imager）工作在可见光之外的热辐射波段，能够探测目标自身发出的热辐射（中/长波红外）或近红外反射，在黑暗、浓雾、烟尘等可见光受限环境下成像并测温。从嵌入式非制冷核心到高性能科研制冷相机，红外产品已覆盖从消费端到国防端的全价值链。
一、波段划分与探测机制
| 波段 |
波长范围 |
探测机制 |
典型目标 |
| 近红外（NIR） |
0.75~1.0 μm |
反射（需主动光源或月光） |
人脸识别、植被、低照度监控 |
| 短波红外（SWIR） |
1.0~2.5 μm |
反射（日光/月光/夜天光） |
穿透伪装、硅晶圆检测、水汽分布 |
| 中波红外（MWIR） |
3~5 μm |
自发热辐射（高温目标为主） |
喷焰探测、发动机温度场、精密测温 |
| 长波红外（LWIR） |
8~14 μm |
自发热辐射（常温目标） |
人体热成像、设备巡检、周界安防 |
二、典型产品形态与核心指标
非制冷热像仪（主流民用 LWIR）
探测器芯片：氧化钒（VOx）或非晶硅（a-Si）微测辐射热计阵列
| 规格等级 |
像元阵列 |
像元间距 |
NETD |
帧率 |
典型应用 |
| 入门级 |
160×120 |
12~17 μm |
< 100 mK |
8 fps |
手持测温枪、入门级安防 |
| 标准级 |
320×240 |
12~17 μm |
< 50 mK |
25/30 fps |
周界安防、设备巡检 |
| 高端民用 |
640×512 |
12 μm |
< 35 mK |
30/60 fps |
消防、无人机载荷、工业测温 |
| 旗舰 |
1280×1024 |
12 μm |
< 20 mK |
30 fps |
高分辨率测温、科研 |
制冷型热像仪（MWIR/LWIR）
探测器：碲镉汞（MCT/HgCdTe）或铟锑化物（InSb），需冷却至 77~200 K
| 特性 |
指标范围 |
| NETD |
< 15 mK（典型 5~10 mK） |
| 量子效率（QE） |
> 70% |
| 帧率 |
30~10000 fps（高速科研） |
| 光谱范围 |
MWIR：3~5 μm；LWIR：8~12 μm（按截止波长定制） |
| 制冷方式 |
斯特林制冷机（机械）或液氮（实验室） |
| 寿命 |
斯特林制冷机 8000~15000 h（MTTF） |
SWIR 相机
探测器：铟镓砷（InGaAs），工作温度通常 16~-20℃（TE 制冷即可）
| 参数 |
典型值 |
| 光谱响应 |
标准：900~1700 nm；扩展型：400~2500 nm（两段） |
| 像元阵列 |
320×256 ~ 2048×2048 |
| 暗电流 |
< 150 fA/pixel（TE 制冷模式） |
| 读出噪声 |
< 60 e⁻（低增益） |
三、关键参数详解
| 参数 |
含义 |
工程意义 |
| NETD（噪声等效温差） |
输出信噪比为 1 时对应的目标温差 |
越小灵敏度越高；非制冷 < 50 mK，制冷型 < 15 mK |
| 测温精度 |
与参考黑体比较的温度误差 |
±1℃ 或 ±2% 读数（以大者为准） |
| 测温范围 |
设备可测目标温度区间 |
典型 -20~150℃（民用）；可扩展至 2000℃（高温炉） |
| F 数（F/#） |
镜头焦比 $f/D$ |
F/1.0~F/1.4 为"快"镜头，像面辐照度与 F/# 的平方成反比 |
| 空间分辨率（IFOV） |
单像元所对应的视场角 |
IFOV = 像元间距 / 焦距（单位 mrad） |
四、制冷 vs 非制冷选型
| 维度 |
非制冷 |
制冷型 |
| 成本 |
数千~数万元人民币 |
数十万~数百万元 |
| 启动时间 |
即时（< 5 s） |
制冷至工作温度约 3~10 min |
| NETD |
20~100 mK |
5~20 mK |
| 测温精度 |
±1℃ |
±0.1℃（实验室级） |
| 帧率 |
通常 ≤ 60 fps |
可达 10000+ fps（短曝光） |
| 重量体积 |
轻小（核心模组 < 50 g） |
较重（含制冷机 > 0.5 kg） |
| 使用寿命 |
长（无运动部件） |
受制冷机寿命限制（8000~15000 h） |
| 适用 |
安防、巡检、消防、无人机 |
科研、军事、高精度测温、高速成像 |
五、关键应用场景速查
| 场景 |
推荐波段 |
关键需求 |
| 周界入侵探测 |
LWIR |
人体探测，NETD < 50 mK，25 fps |
| 设备预防性维护 |
LWIR |
测温精度 ±1℃，双光融合（可见光+热图） |
| 高温冶金测量 |
MWIR |
800~2000℃ 测温，非接触 |
| 医疗体温筛查 |
LWIR |
NETD < 40 mK，测温精度 ±0.3℃，快速识别面部 |
| 晶圆缺陷检测 |
SWIR |
硅在 SWIR 透明，检测内部刮伤与气泡 |
参考资料
- 第 7.1~7.4 节：红外原理与探测器类型
- FLIR Systems 产品手册（VOx 非制冷系列）
- Teledyne FLIR 制冷型相机技术规格书
更新时间
2026-03-03