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聚量观察 | 他是看不见的光,也是有温度的暖男

2021.03.19

本期看点 ① 一次戏剧化的发现

② 将温度分布情况可视化

③ 红外热成像应用范围不断扩大

④ 热图像反映和监控底层资产情况

⑤ 赋能创新实体经济金融服务


新冠疫情以来,由于红外线体温计的大量使用,许多人知道了红外线测量体温这种科技。红外线体温计可以非接触、大范围、远距离、批量化、自动化、可视化测量人体体温,准确且高效,为疫情防控发挥了重要作用。


红外线体温计的运用已经广为人知,但其背后红外线的故事、红外热成像的原理和场景应用或许鲜为人知。


一次戏剧化的发现


红外线的发现颇具戏剧性。1800年的一天,与往常一样,英国著名天文学家威廉·赫歇尔在研究日光时,用三棱镜分解,赤橙黄绿青蓝紫,几种颜色呈现出来。然后,他放了温度计,测量各颜色的光加热效应。此时,正值晌午时分,日中则昃,随着太阳西移,他不经意间注意到红光外测的变化,该处温度计温度不降反升,且升温最快。


这一下子引起了他的兴趣和思考:这是怎么回事?红光外侧区域温度大幅升高,这个地方肯定存在发热的光线。他通过分析判断,太阳光谱中有一种看不见的能发热的光线存在于红光外。这就是红外线(infrared)。


在科学史上,许多发现当时属于偶然,后来却产生了深远的影响。红外线的发现即是一次这样的意外。当初,赫歇尔或许没有料到,红外线被发现后,人们基于红外线的基本特点开发出的一系列设备,应用到军事和民事领域,改变着生产和生活,就像他在1781年于自家庭院发现天王星为人类认识和探索宇宙做出了重要贡献一样。


将温度分布情况可视化


红外线虽然几乎无处不在,但人眼却看不见,这缘于锥体细胞和红外线的特征。颜色本质上是光的波段。人眼看见不同颜色的光,进而看到一个五彩斑斓的世界,是因为视网膜上的锥体细胞。这是一种特殊的细胞,可以接收波长在0.4到0.76微米之间的电磁波,将之转化成神经传导信号,借助视神经传导到大脑视觉中枢,大脑视觉中枢把不同波长的电磁波翻译成不同颜色,这样我们就感知到了光的存在。而红外线的波长在0.76到1000微米之间,不在锥体细胞所能接收的波长范围内,因此不能被人眼看到,属于不可见光。



从根本上讲,红外线作为一种电磁波,由分子和原子的无规则运动产生,属于热辐射。红外线热辐射大小,与物体温度密切相关,两者可以互为镜像。在自然界中,所有温度在绝对零度(-273.15℃)以上的物体,都能够发出红外线。


据此,人们发明了红外热像仪,以检测、量化和运用红外线,包括疫情期间大量使用的红外线体温计的关键部位也是红外热像仪。红外热像仪,也叫红外成像系统或红外探测系统,通过探测目标物的红外辐射,把人眼不能感知到和直接看到的物体和环境的温度分布情况,通过算法进行可视化处理,转化为图像形式,即热图像。不同的物体由于材质不同,甚至同一物体由于不同位置情况不同,导致热辐射能力和对红外线的反射结果不一样。利用这种差异性,热图像可以反映出物体和环境的热能分布,进而反映出相关情况。



红外热成像应用范围不断扩大


红外热成像技术的应用不只是测量体温。事实上,自该技术出现以来,技术在持续进步,产品在不断更新,应用范围在一直扩大,目前已经在军事和民事两个方面得到推广。军用方面,主要用于精确制导、辅助驾驶、夜视观瞄、光电载荷等场景;民用方面,主要发挥检测和搜索功能,用于安防监控、工业监测、森林防火、电力监测、消防救灾等领域。



最早,红外热成像技术主要用于军事。随着相关技术的进步带来成本的降低,民用红外市场产品不断涌现,市场规模不断上升。全球民用红外市场规模,2017年为41.25亿美元,2020年增至56.01亿美元,预计2023年达到74.65亿美元。



作为一门高科技,红外热成像准入门槛高,世界上目前仅有美国、法国、以色列、中国等掌握核心技术。此前,欧美发达国家垄断核心技术和关键部件,我国是被禁运和限制对象。这些年来,经过政产学研的共同努力,我国相关技术已经达到或者接近国际先进水平,部分领域已经可以实现国产化替代。全球范围内,红外热成像的主要企业,海外有Flir、Fluke、ULIS等,国内有高德红外、大立科技、睿创微纳、海康威视等。


热图像反映和监控底层资产情况


随着技术进步,红外热成像在寻找并扩大新的应用市场。作为一种可以用于监控和管理的重要技术手段,红外热成像技术可以实现对底层资产的监控和管理,在产业数字金融领域有着重要的应用前景。


由于不同的物品在不同的情况下会生成不同的热图像,根据热图像的变化可以判断出物品和环境的变化。在产业数字金融的实践中,利用红外热成像技术,可以实现对人员、仓库、设备、产品质量、货物体积、危险气体的监控和管理。



借助于红外热成像技术,底层资产相关的全场景的情况,以热图像的形式展示出来,非常直观地反映出真实情况,加之以红外线不受光线情况影响、穿透能力强、抗干扰能力突出的特点,可以有效助力验证贸易背景真实性和实现底层资产监控。


赋能创新实体经济金融服务


刚刚发布的《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出,巩固壮大实体经济根基,加快推动数字产业化,推进产业数字化转型,提高金融服务实体经济能力,创新直达实体经济的金融产品和服务。长期以来,许多企业尤其是民营企业和中小企业,苦于主体信用模型的要求,由于抵押担保、确权增信的缺乏或不足,面临融资难、融资贵的问题。产业数字金融在金融机构和实体经济之间架起数字科技的桥梁,探索在数字经济时代,利用数字科技赋能,构建交易信用模型,系统解决产业链上中小企业融资难题。


产业数字金融模式的实践和实现,需要各种数字科技的赋能。包括红外线在内的各种数字科技技术,用于产业数字金融采集和处理数据,为构建交易信用模型提供具备产业金属属性的数据,创新产业金融服务,增强金融机构服务实体经济的能力,推动加快数字化发展,促进实体经济高质量发展。


迄今为止所有关于红外线的发明,或许都可以追溯到赫歇尔发现红外线的那一天。以那天为原点算起,两个多世纪已经过去了。两百多年间,红外线相关技术改变着世界,造福于人类生存和发展。红外线相关设备迭代升级,与其他数字科技结合,成为产业数字金融所用技术的重要组成部分,赋能产业金融服务创新和实践。


参考文献:

[1]鲍勃·伯曼:《看不见的光》

[2]中商产业研究院:《2020年中国红外传感器行业市场前景及投资研究报告》

[3]申万宏源:《海空军加速建设牵引配套导弹需求,雷达及红外制导产业有望腾飞》

[4]华西证券:《军工强周期系列报告之二:红外制导系统应用快速增长》

[5]华鑫证券:《国内非制冷红外热成像领军企业》

[6]华西证券:《Teledyne收购Flir点评:红外公司拓展频谱成行业趋势》

[7]光大证券:《红外中国芯,军民齐并进》

[8]中原证券:《红外应用不断拓展,军民业务两翼齐飞》

[9]华西证券:《红外军品放量,高成长光电平台公司》

[10]TrendForce:《2021红外线感测市场分析报告》

[11]Market and Market:Infrared Detector Market-Global Forecast to 2025

[12]Mordor Intelligence:Infrared Sensor Market-Growth,Trends,COVID-19 Impact,and Forecasts (2021-2026)

[13]Infrared Cameras Market is Projected to Reach US$ 9,055.58 Million by 2027–The Insight Partners:https://finance.yahoo.com/news/infrared-cameras-market-projected-reach-020000859.html

[14]https://www.britannica.com/science/infrared-radiation

[15]https://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves


文章作者: 李万林 陆昕卉(聚均科技综合管理部)

图片编制:  谢冰莹(聚量集团办公室)

总 策 划:  乔嘉男(聚量集团办公室)

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