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温度是表征物体冷热程度的物理量，是国际单位制中七个基本物理量之一，它与人类生活、工农业生产和科学研究有着非常密切的联系。随着科学技术水平的不断提高，温度测量技术也得到了不断的发展。
温度是物体微观上运动的表现，是描述物质的重要参数。在自然界中，任何物理、化学的过程都与温度密切相关，温度是确定物质状态最重要的参数之一。因此温度的测量与控制在国防、军事、科学实验以及工农业生产中显得尤为重要，特别是在航天、材料、能源、冶金等领域中的应用更加重要 [1-3] 。
由于温度的多种表现形式以及被测对象的复杂性和多样性，使得温度测量既是研究热点也是研究难点。根据温度传感器的使用方式，温度的测量方法大致可分为接触法与非接触法两种，如图1-1所示。非接触法测温又称辐射测温。接触法与非接触法测温的特性，如表1-1所示。
在接触法测温中，主要采用热电偶法和等离子体法，这类测湿方法设备简单、操作方便，直接测量的是物体的真实温度。但由于要与被测物体紧密接触，影响了被测物体的温度场分布，动态性能较差，不能应用于甚高温测量。非接触法测温主要包括红外热像测温法、受激荧光光谱法、多光谱测温法、光纤测温法和发射吸收光谱法等 [4-5] 。图1-1中还列出了其他几种非接触测温方法。手持非接触红外测温仪如图1-2所示。
图1-1 温度的测量方法
图1-2 手持非接触红外测温仪
表1-1 接触法与非接触法测温的特性
在实际应用中，最早发展的是接触法测温，这种方法是采用热平衡的物理原理，不仅响应速度慢、仪器使用寿命短，而且会破坏被测目标的温度场分布。随着科学技术的进步，人们对温度测量的要求越来越高，尤其体现在控制产品质量和提高产品经济效益等方面，因此具有响应速度快、准确度高、便捷和仪器使用寿命长等优势的辐射测温法得到了广泛关注和长远发展 [6-7] 。
被测目标真实温度的辐射测量是一项重要且需要长期研究的艰巨任务，尤其是被测目标表面真实温度（有时也称真温）的精确测量更为困难和关键。航空、航天等尖端技术的不断发展，工农业生产过程中检测与控制水平要求的不断提高，都对温度的辐射测量提出了更高、更迫切的要求。
在航空、航天型号任务中，壳体地面风洞实验以及发动机试车过程中真温及温度分布的快速测量已经显得特别迫切，然而接触法测温显然在温度上限和动态响应方面无法满足实验测量要求，而现有的辐射测温法能很好地解决测温精度的问题。
红外辐射测温技术是近几年研究的热门技术，也是发展最迅速的技术之一，已经普遍应用于军事、准军事、科研和工农业等领域，并且发挥着其他产品无法替代的作用和价值。红外辐射测温技术已经成为衡量一个国家科技实力的高新技术之一，因此，美国、英国、德国、法国等发达国家非常重视红外辐射测温技术的研究与应用，纷纷投入巨额的资金和大量的物力、人力对红外辐射测温技术进行深入的研究并且发展其技术应用。目前，美国、法国、德国及英国等国家在红外辐射测温技术研究和应用方面已经走在了世界的前列，这为发展中国家起到了良好的示范和模范作用，也为这些国家后续对红外辐射测温技术的研究奠定了坚实、良好的基础和后发优势。掌握红外辐射测温技术的发展进程、应用领域及发展趋势，有助于我们启发科学、合理的发展思路，更有利于我们对红外辐射测温技术优化发展的研究和应用。
长期以来，学者们普遍对辐射测温法的准确性存有疑问，或者对其被测目标的真实温度存有疑问，究其原因，在于辐射测温法的可靠性和抗干扰性不高，而且局限于高温测量。随着电子技术的迅猛发展及新半导体材料的不断出现，红外辐射测温技术在科学研究、军事领域和现代工程技术中的应用越发广泛。与一般测温技术相比，红外辐射测温技术的突出优点是：（1）因为它无须与被测物体接触，所以不会破坏被测物体的温度场；（2）可分辨0.01℃的温度差，灵敏度高；（3）可在几毫秒内测出目标温度，反应速度快；（4）测温范围广，一般可达到-170～3200℃，甚至更大；（5）不受检测距离限制，远近皆可；（6）可实现实时观测和自动控制，操作安全简便；（7）可实现夜视。
红外辐射测温技术的典型产品就是红外热像仪，红外热像仪测温 [8-10] 主要受被测物体表面发射率的影响，但反射率、环境温度、大气温度、测量距离和大气衰减等因素的影响也不容忽视。这些影响因素会导致红外热像仪的测温不准，进而影响了红外热像仪在一些领域中的应用。尤其是对物体表面发射率估计得不准确，更会影响温度测量的精确性 [11-17] 。因此，要想应用红外热像技术进行精确测温，还需做很多研究。
虽然红外辐射测温技术近年来不断进步与发展，但是红外辐射测温仪的应用却受到了限制。因为红外辐射测温仪在测量过程中会受到被测物体本身属性及外界环境的影响，导致测量结果严重偏离被测目标的真实温度，现实中红外辐射测温仪的测量结果需要经过多重修正才能接近被测目标的真温。进而，比色测温技术进入了人们的视野，发达国家已经对其展开了深入的研究。比色测温技术不但克服了要首先知道被测物体发射率的难题，而且能在一定程度上消除外界对测温系统的干扰。目前，比较成熟的辐射测温技术大都是窄波段辐射测温技术，而且已经较成熟地应用于高温测量 [18-23] 。
自然界一切温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，由于自身分子热运动，都在不停地向四周辐射包括红外波段在内的电磁波，其光谱范围比较广。分子和原子的运动越剧烈，辐射的能量越大。而现阶段的红外热像仪都只能对其中某一小段光谱范围的红外线产生反应。比如：波长为3～5μm或8～14μm，这就是所谓的“大气窗口”。大气、烟云等对波长为3～5μm和8～14μm的热红外线几乎没有阻碍，但可以吸收除此之外的可见光和近红外线。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，红外热成像技术为军事提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。同时，物体向外发射的辐射强度取决于目标物体的温度和物体表面材料的辐射特性。物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析，从而为工业生产、能源节约、环境保护等方面提供一个重要的检测手段和诊断工具。同一种物质在不同的状况下（表面光洁度、环境温度、氧化程度等），向外辐射红外能量的能力也不同，这种能力与假想中的黑体辐射能量的比值就是该物质在该温度下的发射率。黑体能吸收所有波长的辐射能量，是一种理想化的辐射体，其表面发射率为1。特别指出，自然界中并不存在真正的黑体。
随着科学技术的迅速发展，辐射测温的相关设备渐趋完备，数据处理也更加灵活方便，辐射测温技术得到了长足的发展和进步，所以现在的非接触测温法主要以辐射测温法（又叫红外测温法） [24-26] 为主。辐射测温仪在制造水平和性能上也有了显著的提高。红外测温技术的研究和发展有两个主要问题：一是如何测准来自被测物体的能量，二是如何将测得的能量转换为被测物体的真实温度。当然还涉及仪器的测量范围、精度、距离及目标大小、响应时间和稳定性等其他问题。在实际应用中，还必须考虑被测物体光谱发射和辐射传递通路中介质对辐射传递的影响等。由于材料的发射率并不是材料的本征参数，它不仅和物体的成分有关，还和工作波长、所处温度及表面状态等诸多因素有关，而且发射率在测量过程中会随时发生变化。特别是在高温、甚高温测量时，由于环境中充满烟雾、粉尘、水汽等，被测物体表面状态是剧烈变化的，因此发射率修正法及减小发射率影响法在使用过程中都受到限制。多光谱辐射测温法虽然从某种意义上消除了发射率的影响，但只适用于金属试样，需要研究出更好的发射率补偿算法来减小发射率的影响，进而实现精确测温。
辐射温度计的发展大致经历了隐丝式光学高温计（简称光学高温计）、带光电倍增管的光电高温计、用硅光电二极管作为检测器的光学测量，以及光电精密辐射测温几个阶段。
20世纪初出现的光学高温计，直至现在仍然在高温测量领域中使用。但是，由于光学高温计是用亮度平衡的方法，依靠人眼进行判读，手动进行灯丝电流调节，因此不能进行自动测量，这就使光学高温计不能够实现温度的自动化测量、记录与控制，在生产现场的应用受到限制。
20世纪60年代中期出现了用光电倍增管作为检测器的光电高温计。相对于光学高温计，用光电倍增管替代光学高温计中的人眼来进行亮度比较，具有更高的灵敏度和精确度。而且，不需要人参与，也因此被美国国家标准局（National Bureau of Standards，NBS）等国家实验室用来复现国际实用温标 [27] 。
20 世纪 70 年代初期，威瑟雷尔（P. G. Witherell）和福尔哈伯（M. E. Faulhaber）指出，硅光电探测器具有性能稳定、线性度及灵敏度优良、结构牢固、寿命长、价格适中等诸多优点，更适合于精密光度测量。同时，拉菲诺（G. Ruffino）利用噪声监测数据证明了硅光电二极管应用到高分辨率温度计的可能性，而后不久，用硅光电二极管作为检测元件的高精密度光学高温计就在意大利国家计量院被研制成功。
红外测温仪按其测温范围可分为中低温辐射测温计和高温辐射测温计两类。高温辐射测温计主要应用于测量 900℃以上的辐射源，这种目标源辐射能量大，因而高温辐射温度计分辨率高，测温误差较小，温度分辨率也较高。20世纪80年代以来，许多国家的科学家对多波长温度计进行了大量、深入的研究，针对不同的测量辐射源，国内外均有相关的产品上市，如三波长、四波长和六波长高温计，多光谱测温技术 [28-32] 得到迅速发展。1991年，哈尔滨工业大学的戴景民教授与罗马大学的拉菲诺教授合作，成功研制了国际上首款棱镜分光式35 波长高温计，并成功地用于烧蚀材料的真温及发射率测量。1999年，戴景民教授研制成功六目标八波长高温计，并成功用于固体火箭发动机羽焰温度和发射率的同时测量。2001年，戴景民教授又成功地研究出红外多波长辐射温度计用于导弹发射车的隐身性测量。
2006年，金钊等采用基于参考温度的数学模型，在多光谱辐射测温数据处理时引入遗传算法，通过非线性拟合寻找发射率和波长之间的函数关系，通过不断迭代求解真温和发射率的最优解，相对误差控制在±20K以内 [33] 。
2007年，孙晓刚等将神经网络和遗传算法用于数据处理，提出一种基于遗传算法和神经网络算法相结合的 GA-BP 算法，该算法解决了神经网络在寻优过程中容易陷入局部最优解的问题。仿真计算结果表明该算法能够明显提高真温计算的精度，减小误差 [34] 。
2008年，李云红等分析了热像仪参数测试系统的基本结构，介绍了当年热像仪参数测试系统的发展现状，并对热像仪最小可分辨温差、系统调制传递函数和噪声等效温差等参数的测量方法进行了调研，给出了具体的测试方法 [35] 。
2009年，Sun等提出了一种估算温度初值的方法，利用亮温逼近法确定初始温度，解决了二次测量法第一温度初始值不易选取的问题，并利用该方法进行火药爆炸现场温度的实际测量，处理的数据符合实际情况，测试误差较小 [36] 。
2015 年，李云红等为实现中低温（50～400℃）物体温度的精确测量，搭建了双波段比色测温试验系统。通过对试验系统所用的试验器件的精确标定，得到了拟合曲线，采用多种插值算法对曲线进行了校正。把设定温度的面源黑体作为试验目标实现了试验温度的数据采集。搭建的双波段试验系统在不知道目标发射率的情况下较为精确地得到中低温物体的真实温度 [37] 。
2015 年，Xing 等在二次测量法的基础上进行改进，提出了一种多光谱真温反演算法。该算法无须假设发射率模型，而是通过修改二次测量法迭代的条件，形成新的迭代过程。经过实际的计算和实验验证，该算法的实际效果良好 [38] 。
2016 年，张磊等为解决现有多光谱测温方法对不识别发射率模型、对未训练样本的温度计算误差较大的问题，提出了基于光谱识别的多光谱测温方法。仿真实验表明，基于光谱识别的多光谱测温方法的温度计算误差为 0.69%，在温度计算精度和通用性上优于其他基于学习的多光谱测温方法 [39] 。
2017年，张福才等提出一种新的算法用于多光谱辐射测温数据处理领域，该算法是基于发射率跟某个通道两个不同时刻的温度差值存在函数关系的前提假设。通过这种联系，建立迭代关系，设定迭代终止条件，通过这种方式得到真实温度 [40] 。根据实验及仿真计算，该算法的计算精度较高，相对误差小于 1.5%。2018 年，张福才等提出了序列最小优化（Sequential Minimal Optimization，SMO）算法 [41] ，着重解决了真温反演速度的问题，相较于二次测量法，计算速度提高了95%，但是牺牲了部分精度。2019年，张福才等又提出了多目标极值优化方法，该方法的计算速度介于SMO算法和二次测量法之间 [42] 。
在中低温辐射测温计方面，中国科学院上海技术物理研究所、西北光学仪器厂、中国农业大学和国家海洋技术中心曾研制测温范围低于 100℃的红外测温仪。国家海洋技术中心先后研制生产了 HWL1-1型航空红外测温仪和 LGI-I1-1 型机载红外辐射计，测温范围为-2～35℃和-5～35℃，且其精度为 0.5℃。上述仪器都属于红外辐射测温仪且在中低温测量的应用中各有特点和优势，但是它们的探测器选择的是热电阻和热电堆。因为这些探测器灵敏度不高，限制了仪器的测温距离，所以不能应用于远距离、小目标辐射源的温度测量。后来国内陆续生产了远距离、小目标、适合电业生产特点的测温仪器，如西安西光科技仪器有限公司研制的HCW-III型测温仪和中国科学院上海技术物理研究所研制的HW-I型红外测温仪。尽管这两种测温仪器已经在工农业生产中得到广泛应用，但因为它们都使用反射式红外镜头，且重量大、视角小，又需固定在三脚架上使用，因而不便于仪器的智能化和便携化。当然国外在远距离红外测温方面也有很多产品，将国内外主要辐射测温仪进行比较，各个典型产品参数如表 1-2和表1-3所示。
表1-2 国外典型产品参数
表1-3 国内典型产品参数
续表
随着近几十年电子产品、半导体材料、计算机技术飞速发展，辐射测温法的研究也进入白热化阶段，且不断有新的辐射测温方法冒出。世界各国都在投入大量的人力、物力和财力等来研究辐射测温技术，这种测温技术甚至成为衡量一个国家的国防力量的指标。掌握辐射测温技术的发展趋势，有助于后续辐射测温技术的研究和实验系统的开发。
近几十年，随着人们对温度测量精确度的要求不断提高，辐射测温技术迅速发展。目前辐射测温仪表正在向高准确度、高灵敏度、快速、超高温、超低温、图像扫描、微小目标测量、智能化等方向发展。随着测温理论的发展和技术水平的提高，新的测温理论、方法和测温仪表会不断出现，辐射测温技术的发展将会不断得到推动 [43] 。
辐射测温法最大的发展障碍是受到被测对象、周围环境物体等的发射率影响而无法得到被测对象的真实温度。因此，多年来有很多科学家和学者研究减少或补偿发射率影响下的真实温度，努力提高被测对象的温度精确度。目前，比较典型的对辐射测温修正的方法有6种，分别为发射率修正法、减小发射率影响法或称逼近黑体法、辅助源法或称测量反射率法、偏振光法、反射信息法，以及多光谱辐射测温法。这6种修正方法的处理模型不同，其精度影响、适用的测温范围也不同 [44] 。
尽管这些方法比较成功，但是在实际应用中都无法避免本身存在的局限性，因而不能从根本上解决发射率的影响。在众多辐射测温方法中，比色测温技术 [45-57] 在一定程度上解决了发射率的影响问题，因此得到了深入的研究和发展。
自然界中我们通过肉眼观察到的各种颜色的光属于可见光。研究发现，电磁波的频率范围极广，电磁波波谱如图1-3所示，可见光在电磁波波谱中的占比极小，电磁波波谱还包含无线电波、红外线、紫外线、X射线等肉眼不可见光。
图1-3 电磁波波谱
红外线波段位于无线电波波段与可见光波段之间，且波长跨度较大，可被分为4个不同的波段，具体分布如表1-4所示。实验结果表明，只要物体温度超过-273℃，就会向外发射辐射波，且辐射波中总会有红外线存在。我们在日常生活中见到的物体的温度已经远远高于这一数值，故周围的物体每时每刻都在向外辐射红外能量。只是红外线属于不可见光的范畴，我们无法用肉眼观察到。
表1-4 红外线波长表
不同波段的电磁波可以反映出不同的颜色，而可见光波长范围较小，只能反映出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这7种颜色。与可见光相比，红外线的波长范围跨度极大（最短波长约为最长波长的1/10），其可反映出70种不同的颜色（只是我们肉眼看不到）。为了观察红外线，人们设计出了红外探测设备。红外线的传播会受到传输介质的影响而产生不同程度的信号衰减。不同波长的红外线，辐射能量衰减幅度不同，在 2～2.5μm、3～5μm、8～14μm，这 3 个波段的红外线受传输介质的影响较小，故很多红外热像仪都工作在这一波段，获得的监测效果极佳。利用红外线的这一特性，可实现夜晚的监测工作，可对目标进行全天候的观察。
1800年，英国物理学家赫歇尔（F. W. Herschel）发现了红外线，为人类应用红外技术开辟了广阔的道路。在第二次世界大战中，德国人把红外变像管作为光电转换器件，研制成功了主动式夜视仪和红外通信设备，为红外技术的发展奠定了基础。
第二次世界大战以后，第一代用于军事领域的红外成像装置由美国德克萨兰仪器公司开发研制，称为前视红外（Forward Looking Infrared，FLIR）系统，它对被测目标进行红外辐射扫描时主要利用的是光学机械系统。光子探测器接收二维红外辐射迹象后经光电转换及一系列后续电路处理，形成视频图像信号。前视红外系统作为原始形式的系统，可以非实时地自动记录温度分布。从 1950 年开始，由于锑化铟和锗掺汞光子探测器的大力发展，开始出现高速扫描及实时显示目标热图像的系统。
1960年，开始出现红外热像技术，但其发展一直受到三大环节的制约：一是不同目标有不同的光谱特性，二是目标和探测器之间的环境和距离，三是探测系统的性能 [58] 。1960年年初，瑞典AGA公司在前视红外系统的基础上增加了测温功能，成功研制出第二代红外成像装置，称为红外热像仪。
传感器技术虽然在早期就很先进，但受其背景限制，直到 1980年，数字图像处理技术的出现，才促进了热图在用户界面的使用及温度的直接读出。
作为世界最先进的高科技产品之一，红外热像仪的知名品牌主要集中在美国。红外热像仪发展的早期，由于保密的原因，即使在发达国家也仅限于军用，投入使用的热像装置可在黑夜或浓厚的云雾中探测伪装目标和高速运动的目标。国家投入了巨额的研制开发费用及大量的人力和物力，导致仪器成本特别高。为了扩展红外热像仪在民用领域的应用，需要根据实际要求进行一些改进。根据民用要求，结合工业红外探测的特点，以及工业生产发展的实用性，通过压缩仪器造价、降低生产成本、减慢扫描速度、提高图像分辨率等措施使红外热像仪在民用领域有了更为广阔的发展空间。
1965年前后，第一套工业用的实时成像系统由瑞典AGA公司研制成功，该系统采用110V电源电压供电，液氮制冷，质量约35kg，该系统在使用中便携性很差。1986年研制的红外热像仪已无须液氮或高压气制冷，而是采用热电方式制冷，可用电池供电。1988年推出了全功能的热像仪，仪器的功能、可靠性和精度都有了显著的提高，它将温度的测量、修改、分析，图像的采集、存储等合为一体，质量小于7kg [59] 。
从1990年开始，美国FSI公司研制成功了由军用技术（FPA）转民用并商品化的新一代红外热像仪。这种热像仪技术功能更加先进，探测器采用焦平面结构，现场测温时对准目标拍摄，摄取的图像存储到 PC 卡上。各种参数的设定及对数据的修改和分析都可以在室内通过软件实现，最后得出检测报告。由于取消了复杂的光机扫描，使得仪器的质量大大降低，还不足 2kg，使用时单手即可方便地操作，如同手持摄像机一样。
在仪器制造方面，红外热像仪的发展经历了以下几个阶段 [60] ：1958年，第一台纯军事用途的红外热像仪诞生。20世纪60年代初，世界上第一台用于工业检测领域的红外线热像仪诞生，尽管体积庞大而笨重，但作为一种检测工具很快在各种应用中找到了它的位置，特别是在电力维修保养中体现了它的重要价值，首次用于动力线检测。热像仪的发展过程如下。
（1）1973年，世界上第一台便携式红外热像系统诞生。
（2）1979年，世界上第一台与计算机连接的热像系统诞生，它具有数字成像处理系统。
（3）1986年，世界上第一台热电制冷红外热像系统面世，从此热像仪摆脱了大气瓶。
（4）1991年，世界上第一台真正双通道数字式12bit（比特）、研究型热像系统——THV900（AGEMA）诞生。
（5）1995年，第一台获得ISO9001质量管理体系认证的、焦平面、内循环制冷型热像系统出现。
（6）1997年，世界上第一台非制冷、长波、焦平面热像仪（THV570）诞生，这是红外领域一次革命性转变，它将世界红外检测技术推向一个崭新的阶段，热像仪启动速度由原来的5min降到45s。
（7）2000年，世界上第一台集红外和可见光图像为一体的非制冷、长波、焦平面的红外热像仪诞生。
（8）2001年，我国首台非制冷红外热像仪由华中光电研究所研制成功，技术水平国际领先，标志着我国红外探测技术取得划时代的突破，应用前景广阔。
（9）2006 年，全球第一台采用640像素×480 像素非制冷、微热量型探测器的便携式红外热像仪 ThermaCAM TM P640 由 FLIR Systems推出 [61] 。
（10）2007年，FLIR Systems推出InfraCAM TM SD红外热像仪，该热像仪具有大容量存储能力，并进行了图像质量、测温功能和存储容量方面的改进。
（11）2012年4月，美国知名的《红外热像仪时报》（Thermal Infrared Imager Times），发布了2011年全球红外热像仪品牌排名，美国RNO连续5年荣登销售榜首，占据了60%的市场份额。其中PC160、PC384风靡全球。2013年，RNO推出其全新款IR系列红外热像仪，不到半年时间，RNO IR160就取代了RNO PC160的位置。
（12）2022 年红外热像仪品牌排行榜，国际榜前列的有飒特红外（中国）、FLIR（美国）、Bosch（德国）、Testo（德图）等。
红外辐射测温技术在医学领域的应用已经有 60 多年的历史了，1957年第一次使用热像技术探测乳腺癌，在那之后开展了对恶性肿瘤及乳腺癌的早期诊断，风湿性关节炎、伤口愈合的红外观察和发病状况的诊断，耳鼻喉疾病的诊断，牙科治疗初步研究，胸部肿块等的红外诊断 [62-63] 。红外辐射测温技术作为一种新的诊断手段在医学领域中应用广泛。例如，发现表浅肿瘤如皮肤癌、甲状腺癌等，确定冻伤和烧伤边缘，合理地选择截肢部位，确定脉管炎以及其他炎症，确定骨折、挫伤、骨髓炎，对妇产科临床如胎盘的定位，对植皮、脏器移植后排异反应的观察，对针灸的经络穴位温度反应，等等。这些应用体现出了红外辐射测温技术日益强大的能力，红外辐射测温技术对医疗卫生事业的发展提供了更广阔的空间。
1980年，农业和环境检测方面也开始广泛应用远红外辐射技术。对探测目标通过空中摄像技术进行宽范围的检测和分析。随着敏感摄像技术的不断发展，对植物单株水平的研究也逐步开展。利用其多功能性、准确性和较高的分辨率可以实时进行单株植物幼苗及其叶片的观测。开展的研究包括在重力作用下对植物叶片表面与周围环境之间热交换影响的研究、大麦突变体的筛选、在胁迫环境中对植物的研究、对植物气孔导度的研究、在寒冷环境中对植物体内的冰核形成过程的观测研究、谷类作物由于阵风和疾病而造成的旗叶的温度差异测量、单细胞的研究、叶片蒸腾速率研究等，且研究成果非常显著 [64-66] 。
目前，红外热像系统已经在消防、电力、石化以及医疗等领域得到了广泛的应用。红外热像仪在世界经济发展中正发挥着举足轻重的作用。
随着半导体技术和计算机技术突飞猛进的发展，我国红外热像仪的制造水平、性能指标也有了明显提高，仪器的测量精度、响应速度、稳定性、分辨率都达到了相当高的水平，软件功能也不断完善。红外热像测温技术研究、技术标定及技术应用研究等方面也取得了丰硕成果。
我国对红外技术的研究起步于 1949 年，目前从事红外热像技术研究的单位主要有中国科学院上海技术物理研究所、昆明物理研究所、华北光电技术研究所等。目前我国能自行研制生产多种型号的制冷红外热像仪，全国首台非制冷红外热像仪于 2001 年由华中光电技术研究所研制成功，并投入批量生产。这些成果的取得，标志着我国将结束红外热像仪长期依赖进口的局面，同时也意味着红外热像仪产品价格的下降，以及应用领域的进一步扩大。
我国在 1960 年前后研制成功了第一台红外测温仪——红外光电测温仪，它相当于一个自动光学高温计，测温精度较低，响应时间较慢，现已被淘汰。
早在 1970 年我国有关单位就已经开始研究红外热像技术，到了1980年年初，我国在长波红外元件的研制和生产技术上取得了长足进展。到了 1990 年年初，我国已经成功研制了实时红外成像样机，其灵敏度、温度分辨率等性能指标都达到了很高的水平。我国在红外成像设备上开始使用宽频带低噪声前置放大器，随着微型制冷器等关键技术的发展，红外热像设备从实验走向应用，最开始主要用于部队，如反坦克导弹、便携式野战热像仪、防空雷达、军舰火炮和坦克等。随后，我国又生产了用单板机或单片机作信号处理和线性化及数字显示的测温仪，用光纤束作为光学系统的测温仪。
2001年，我国实现了红外热像仪的国产化，第一台国产红外热像仪在昆明研制成功。但是，其与世界先进水平热像仪的差距还是非常大的。中国当时才推广第一代红外热像仪，国外已经在部队上装备第二代红外热像仪，并开始了第三代热像仪的研发工作。国际上，美国、法国、以色列是这一行业的先行者，其他国家包括俄罗斯在内都处在追赶者行列。
到目前为止，我国大部分工业用热像仪主要靠引进国外产品，但红外热像仪的民用产品，医疗仪器的制造与应用相对较多。
热像仪在军事和民用方面的应用非常广泛。随着热像技术的成熟，各种适于民用的低成本热像仪不断问世，它在国民经济各个领域发挥着越来越重要的作用。红外热像仪的应用按其用途可以大体分为两大类：一为定性观察，二为定量分析。定性观察是根据图像判断物体的存在和运动，主要应用于军事、安检、消防、监控等方面。定量分析是利用红外热像仪的测温功能对物体的温度分布进行分析。如在医学检验方面，可以对人体的温度分布进行测量分析，并据此确定其健康状况。该方法是对人体无损伤、无疼痛的健康检测方法。在科学研究和环保节能等方面，都需要对被研究对象的温度分布进行定量检测。以上应用领域都要求热像仪具有测温功能。在 2003 年“非典”期间，社会公众对红外热像仪的测温功能提出了很高的要求。在工业现场，很多设备经常处于高温、高压和高速运转状态，为了保证设备的安全运转，及时发现异常情况，方便排除隐患，可以利用红外热像仪对这些设备进行检测和监控。同时，对于工业产品质量控制和管理也可以利用热像仪。如可用热像仪对钢铁工业中的高炉和转炉所用耐火材料的烧蚀磨损情况进行观测，根据观测结果及时采取措施检修，防止事故发生。在电子工业中，也可以用热像仪检测半导体器件、集成电路和印刷电路板等的质量情况。2020 年，突如其来的新型冠状病毒感染疫情（以下简称新冠疫情），让“测温”技术走入大众视野。随着疫情的不断升级，人们出入公共场所、乘坐交通工具等都会被要求进行体温测量。为避免检查工作人员与人流直接接触发生反复交叉感染，火车站、地铁、机场、码头、客运站等交通枢纽及医院、学校、商超、企业等人员密集地纷纷利用红外辐射测温技术，采用非接触式的无感测温方式（图 1-4），实行人员体温检测，快速筛查疑似感染者，同时实现人员快速高效通行，控制人群聚集，降低交叉感染风险。红外辐射测温技术对防控新冠疫情具有重要意义，红外热像仪现在已经成为日常生活不可或缺的温度监控设备。
图1-4 非接触式的无感测温方式
随着技术的不断发展，目前市面上常见的测温方式主要有三类，分别是体温计测温、测温枪测温及红外热成像测温。
传统的水银体温计将逐步退出历史舞台，因为根据《关于汞的水俣公约》，中国自2020年起将禁止生产和进口含汞产品。除了水银体温计，常用的还有电子体温计，其使用方法和注意事项与水银体温计相似，不同品牌电子体温计所需的测温时间从 30s 到 3min 不等。但在疫情防控期间，这种接触式的测量方式难免会存在交叉感染的风险。
测温枪，如额温枪、耳温枪，主要依靠传感器接收人体的红外线来判断体温，一般只需3～5s即可完成单人温度测量。但此种方式需要测温人员掌握正确的测温方法，如额温枪的枪头应对准被测者额头中心，两眼中间略靠上的位置，距离额头不超过3cm，过近或过远测量都容易导致测量结果不准确。测温枪对于突发的疫情来说，无法满足大面积快速测温的海量需求，效率上大打折扣。
红外热成像测温，并不是直接测量体温，而是“看到”体温。自然界中的任何物体，包括我们人的身体，每时每刻都在往四周辐射红外线。红外热成像测温设备通过将人体发出的不可见红外能量转变为可见的热像图，达到“通行即测温”的效果。在不影响公共场所进出通行效率的前提下，红外热成像测温可自动实现非接触式、远距离、大面积、大客流的人体高精度测温，达到疫情防控目的，一举两得。在新冠疫情防控期间，红外热成像摄像机在机场、火车站、地铁站等人流量大的交通枢纽场所，医院、大型企事业单位、学校等人群密集的公共场所被广泛投入使用，图1-5是不同距离下监测到的人体额温热像图，发射率设置为0.98。
从北京升哲科技有限公司（SENSORO）在北京、湖北等各地部署的灵思智能安全服务系统来看，整套系统通过大范围红外测温、人脸识别等功能的应用，已为疫情防控提供了可靠的技术保障。SENSORO灵思智能安全服务系统能针对区域内的人员体温、人脸/人形、人流轨迹等数据进行24h实时监测，实现体温异常预警、未佩戴口罩预警、人群聚集预警等多重指标的动态监测，及时发现潜在隐患，以无接触式智能监测提升防控效率。同时，灵思大数据平台还可生成区域内的人员温度及流动大数据，分析出疫情高风险人员的行为轨迹、逗留场所、潜在接触人群等有助于掌握疫情防控的关键数据，为疫情防控守住“生命线”。
图1-5 不同距离下监测到的人体额温热像图
此外，红外热像仪在治安、消防、医疗 [67-68] 、考古、交通、农业和地质等许多领域均有重要的应用 [69-76] ，如森林探火、火源寻找、建筑物漏热查寻、海上救护、矿石断裂判别、公安侦查、导弹发动机检测，以及各种材料和构件的红外热像无损检测与评价 [77-81] 、建筑物的红外热像检测与节能评价 [82-84] 、电力和石化设备状态的红外热像诊断 [85-86] 、自动测试 [87] 、灾害防治、地表/海洋热分布研究 [88-91] 等。