在科学研究的微观世界里，水滴的冻结过程看似平常，却蕴含着诸多奥秘。而高速红外热像仪的出现，为我们揭开这一奥秘提供了强大的工具，让我们能够清晰地记录下水滴冻结放热的瞬间。

高速红外热像仪的工作原理

高速红外热像仪是一种基于红外辐射原理的设备。一切温度高于绝对零度的物体都会发出红外辐射，不同温度的物体发出的红外辐射强度和波长不同。高速红外热像仪通过探测物体发出的红外辐射，将其转化为电信号，再经过处理后以图像的形式呈现出来，图像中的不同颜色代表着不同的温度。其“高速”特性使得它能够在极短的时间内捕捉到快速变化的热图像，这对于记录水滴冻结这种瞬间变化的过程至关重要。

水滴冻结放热的过程

当水滴开始冻结时，水分子会从无序的液态转变为有序的固态。在这个过程中，水分子之间的化学键重新排列，释放出热量。从宏观上看，水滴的温度会在冻结瞬间有所升高。高速红外热像仪能够以极高的帧率记录下这一过程，我们可以看到在水滴开始结冰的那一刻，热像图上会出现明显的温度变化区域，颜色从相对低温的色调迅速转变为较高温度的色调，直观地展示了放热的瞬间。

为什么必须用高速红外热像仪？

毫秒级成像：比常规热像仪更快，不漏任何细节。
温度灵敏度高：可识别细微的温度波动。
多维度分析：支持温度曲线导出、热视频逐帧回溯，满足科研级需求。
绝对安全性：无需触碰样品，避免干扰自然结冰过程。

结语
高速红外热像仪记录水滴冻结放热瞬间，不仅是一次科学上的视觉盛宴，更是推动多个领域研究和发展的重要契机。随着技术的不断进步，我们有望通过这一技术揭示更多微观世界的奥秘。

探索多组分氨二硝胺基液体推进剂液滴在电点火模式下的复杂多尺度物理特性，对喷雾、推进系统设计和燃烧控制具有广泛的应用意义。

研究需要对液滴形状波动、气泡演化和液滴表面特征成像，并监测液滴表面温度。因此采用了一台华景康 K23E31型红外热成像仪和高速相机同时对液滴进行监测。

图片来源于《ACTA ASTRONAUTICA》（宇航顶刊）中的论文《Experimental study on droplet dynamics behavior and combustion characteristics of high performance green propellant in electrical ignition mode》

《ACTA ASTRONAUTICA》是1974年Elsevier Ltd出版的期刊，刊期为Semimonthly，刊载方向为工程技术-工程：宇航。期刊致力于发表各领域基础、工程、生命和社交空间科学以及与空间技术相关的原创贡献，包括和平的太空科学探索、人类福祉和进步的太空资源开发、太空及地面系统的设计、开发与操作。

华景康红外热像仪，科研人员的得力助手

在本实验研究中，在180 V- 260 V的点火电压下，实现了adn基液体推进剂液滴的电点火。通过高速摄像机和红外热成像仪的结合，实现了液滴形状、火焰形状和液滴表面温度的同时成像。

华景康红外热像仪凭借其实时，精准监测温度数据的能力，以及红外图像在直观展示液滴燃烧过程方面的非凡表现，为本次实验的成功奠定了坚实的基础，不仅提升了实验数据的可信度，更为科研探索开辟了更为广阔的视野。

华景康科研系列热像仪：

在柔性电子和高导电性器件领域，红外热成像可实时监测液态金属与超分子共晶凝胶（SEG）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、PDA 改性氧化石墨烯、SiBS、水凝胶及硫化物等特定复合材料结合后的温度变化。确保这些具有高透明度、自愈能力、高电容、良好介电弹性、抗膨胀等特性的可穿戴设备在安全的温度范围内运行，为用户提供稳定可靠的使用体验。

在能量转换和热电技术方面，红外热成像能够精确测量通过集成相变材料（PCMs）辐射器和可拉伸半液态金属（Semi-LM）互连的柔性热电器件的温度，从而来评估它的散热性和电连通性。同时，对于以石蜡 PCM 微粒为复合材料的液态金属在电池热管理和加热器等领域的应用，也能进行有效的温度监控。为未来能源转换和热释电技术的发展提供关键的温度数据支持。

液态金属制造领域，红外热成像可在液态金属 Galinstan 结合激光选择性激活技术制备柔性电子器件的过程中，实时监测温度变化。无论是可拉伸矩阵和智能传感手套的制作，还是利用低温液态金属界面氧化物层剥离和气体反应合成二维 GaPO4 纳米片，以及通过简单晶体生长过程获得单晶 Ga 板，红外热成像都能确保制造过程在合适的温度条件下进行，提高产品质量和性能。

电子器件性能提升方面，红外热成像有助于精确控制液态金属在提高电池和电子设备中电极和电解质之间的界面性能时的温度。

从调整液态金属合金铟含量建立三维电路，到研究液态金属在提高锂金刚石电解质界面性能，再到利用 LM 固液相变制备三维柔性电子器件、采用 LM 涂层技术优化电解液界面以及开发三维柔性电子器件制备中固化液态金属技术，红外热成像都发挥着不可或缺的作用。

基础科学研究中，红外热成像可以为液态金属的表面结构和理论模型分析提供温度数据。从探索液态金属液滴在不同水层厚度上的弹性和粘附性，到研究表面凝固现象、粘塑性增强以及分层现象等，为确定满足特定应用需求的最佳材料组合和结构提供重要依据。

红外热成像技术，以其精准、非接触、实时、全面的温度监测能力，成为液态金属应用领域研究测试中的重要工具。

华景康在线式红外热成像测温仪以非接触精准测温、温度可视化、软件有丰富的温度分析功能、3D温度图像显示等优点，在新材料研究领域广泛应用和广受好评。

产品推荐：

实验目的：通过在高压条件下对石墨板进行加热通电，可以研究石墨材料在高温高压环境下的热稳定性和导电性是否保持良好。帮助了解石墨材料在极端条件下的耐受能力，以及其物理和电气性能的变化规律。同时为相关领域的产品设计、安全评估和新材料研发提供科学依据和技术支撑。

红外热像仪的目的：红外热像仪能够实时、无接触地捕捉和记录石墨板在高压加热过程中各区域的温度分布情况，有助于科研人员分析其导热性能、热量分布均匀性以及局部热点问题，其提供的数据可用于评估石墨板在高温高压条件下的热稳定性、耐温极限、热膨胀系数等关键参数，从而对材料适用性做出准确判断。

红外热像仪的作用：红外热像仪可以实时、非接触地监测和记录整个卷烟燃烧过程中烟支表面以及燃烧锥区域的温度分布，精确测量不同时间点及不同位置的温度变化，这对于研究燃烧效率、烟气生成机理等至关重要，也有助于优化烟草配方或卷烟设计以控制燃烧性能。

红外热像技术基本原理

红外成像技术是一种利用物体自身发出的红外辐射来形成图像的技术。所有物体由于其温度高于绝对零度，都会发射不同强度的红外光谱，这种辐射与物体的温度和材料特性有关。红外热像仪通过内置的红外探测器捕捉这些不可见的红外辐射，并将其转换为电信号。

探测器上的每个像素点对应于从目标物体接收到的不同强度的辐射能量，经由光电效应转化为对应的电压或电流信号。这些信号经过一系列包括放大、数字化以及色彩编码电子电路处理，将不同的温度值映射为不同的颜色，生成可视化的热像图。

在热像图上，颜色代表了物体表面的温度分布情况，从而能够帮助用户分析温度差异，揭示出设备潜在的故障、环境变化、生物体健康状况等多种信息，应用范围涵盖了工业检测、医疗诊断、军事侦察等多个领域。

学校科研红外热像仪，采用12μm非制冷红外焦平面探测器、高性能红外镜头和信号处理电路，并嵌入图像处理算法，具备体积小、功耗低、启动快速、成像质量优异、测温准确等特点。广泛应用于电力巡检、石化监测、自动化控制、消防监控、科研测试。

学校科研红外热像仪的功能特性：

• 采用目前1280×1024分辨率的12μm非制冷红外焦平面探测器，成像效果更好；
• 具有全天候被动热成像功能，具备较强的穿透烟雾性能，可在较宽的环境温度范围使用；
• 采用高帧频设计，可以观测快速移动的目标；
• 采用自研测温校正算法，实现准确温度测量；
• 输出全码流无损16Bit温度数据，提供客户端软件及SDK开发包，便于客户进行二次开发和系统集成，充分对被测目标进行个性化温度分析。

学校科研红外热像仪部分参数：

像元数：1280×1024

像元间距：12μm

波长范围：8～14μm

热灵敏度：≤50mk@30℃

帧频：25Hz

调色板：多种调色板，包括白热、黑热、铁红、彩虹等

数据格式：16Bit温度数据（全码流）

测温精度：±2℃或±2%

数据接口：RJ45

网络标准：百兆网/千兆网（百兆网需降低帧频）

协议支持：UDP

稳态功耗：<3W

反接保护、过欠压保护：有

客户端：支持实时温度显示、多种测温对象、告警功能、录像/拍照/回放。

适用机型

一、工业研发

在线式热像仪能帮助开发人员分析、观测和量化研发项目的散热和热属性。此举有利于开发项目的热效率得到持续、稳定的控制，缩短设计周期，避免代价高昂的产品召回。

电气检测】

印刷电路板

印刷电路板设计面临的挑战是：如何在不降低产品的性能或成本的前提下进行散热管理。由于电子组件的尺寸越来越小，要准确了解其热信息异常困难。但是，借助热成像技术，工程师能轻松地将他们制造设备的热图可视化和量化。如果在复杂印刷电路板的设计阶段就投入使用在线式红外热像仪，便能有效避免后续故障和昂贵的召回。

汽车行业

汽车铸件

为了生产出更高效、更安全和更高性能的汽车，汽车产业在研发环节投入的资金相当高，往往是其它产业无法企及的。汽车产业的其中一项成功要诀就是将可靠的新产品以更快的速度投入市场。热成像能帮助汽车工程师们改善安全气囊系统的设计，验证供暖和制冷系统的效率，量化热冲击对轮胎磨损的影响，检测连接处和焊接处 的性能质量等……

工业试验室试验台

玻璃灯泡调光器

将新产品更快投入市场，这是许多行业的“成功秘诀”之一。在产品设计流程中，越早使用红外热成像技术进行热模型验证和故障分析，或仅仅是用于更好的布置热电偶，就越能从中获益。借助红外技术，公司可以缩短研发周期、提高产品质量，从而增加公司盈利。

二、学术研究

热成像技术在大学教室和实验室中越来越受欢迎。在教学环境中，导师们使用热成像技术帮学生认识热传递和热力学理论，加深他们对重要概念的理解。

生命科学

眼睛分析

热成像是一种精确、可计量、非接触式的诊断技术，可用于观测和量化表面温度的变化情况。其应用包括：血管评估，组织状况监测，肌肉拉伤分析和出血点检测等。

快速移动事件

安全气囊突然展开

高速红外成像拥有微秒级的曝光时间，可以定格动态场景的视觉运动。研究应用领域包括：射击，超音速射弹，爆炸，燃烧过程，激光等许多领域。

红外显微成像

集成电路评估

热像仪同显微镜相结合就变成了一台热成像显微镜，能够对小到3微米的目标进行精确测温。研究人员使用热成像显微镜能以非接触的方式描绘组件和半导体衬底的热性能。

三、无损检测(NDT)/材料检测

NDT是一种广泛用于材料、组件和系统属性评估且不对检测对象构成损害的方法。

汽车部件应力测绘

应力测试和疲劳测试是机械工程和材料科学中常用的测试方法，但对于复杂结构却只能提供有限的信息。即便是几何结构复杂的组件，热应力测绘也能同时提供数千个应力测量结果。与应变仪相比，这种技术能为研究者们提供更快速、更完整的信息。

复合材料

复合材料缺陷检测

无损热检测能够通过目标激发，观察目标表面的热差异来检测内部缺陷。对于检测复合材料的孔洞、层离、藏水非常有价值。

太阳能电池

裂纹检测

感应式裂纹检测

通过将捕捉的热图像与振动频率或进入某一部件的超声能量同步，就能实现对关键部件的裂纹进行锁相热成像检测。表面裂纹出的摩擦会产生热量，这样细小的裂纹和断裂无需使用染料或渗透液就能看得见。这种形式的NDT无需紫外线照射就能实现对大型部件或复杂固件的检测。

四、安防&航空

大多数人都将用于安防领域的热像仪同“发现敌人”联系到一起。但如今，热像仪还可用于武器、弹药、导弹和飞行器的研发中。热像仪所提供的信息便于研究人员使用热光谱描绘目标物体，从而用于目标识别，防御措施部署和多光谱伪装研究。

跟踪

喷气式飞机

热像仪系统通过提高低光照或雾霾条件下的可视度，弥补了视频追踪系统的不足，使跟踪系统能够发现目标，并持续更新目标的方位、范围和高度。

红外特性

直升飞机的热特性

红外特性指的是目标的波长作用反应出来的表观红外亮度，它会在各种不同的距离和大气环境中让传感器获得物体的外观。红外特性对于车辆、传感器和伪装系统的设计是非常有价值的工具。

技术监视和对抗措施

屋顶的秘密监控设备

红外成像技术可用于识别秘密监控设备的热特性。即便是隐藏在目标内部的设备也能在其释放红外能量的一瞬间被检测出来。

科学研究的应用远不止这些，华景康同时拥有一支专业的科研团队，负责设计和研发当今世界最先进的热像仪。华景康深知客户的需求不同，所以为每个领域都提供了完整的产品系列，您可以根据您自身的应用需求，再结合我们的产品系列，华景康的产品工程师时刻准备为您提供最优异的解决方案。

适用机型

M23E8 红外热成像测温机芯采用 17μm 非制冷红外焦平面探测器、高性能红外镜头，性能优异的成像处理电路，并嵌入图像处理算法，具备体积小、功耗低、启动快速、成像质量优异、测温准确等特点。

M23E8 红外热成像测温机芯的器件选型充分考虑高低温工作性能的要求，保证整机工作有优异的环境适应性能。支持 PAL 和 DVP 两种输出接口。

功能特性

1. 具备较强的穿烟雾性能，可在较宽的环境温度范围使用；
2. 采用高帧频设计，可以观测快速移动的目标；
3. 支持 PAL 和 DVP 两种输出接口；
4. 全像素点测温，通过前端处理，可在热成像视频上叠加输出高温点、低温点、中心温度和平均温度，同时可选中多个区域对象局部测温。

应用领域

消防救援 森林防火 轨道交通 石油石化

科学研究 安防监控