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。

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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

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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）

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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）

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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

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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

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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