一、成果简介 本项目为我国带来自己的红外芯片技术,并已开发出接近产品性能的热像仪,打破了美国对中国的芯片禁运和技术封锁,以及欧洲在中国市场的芯片垄断。更重要的是,本项目的红外芯片开创了光读出的新一代热像仪,芯片的成本大大降低,系统的设计大大简化,将热像仪的生产成本降到与普通摄像机接近,这一优势使得本技术有能力在全球范围内与FLIR等红外巨头竞争。
二、技术指标 本项目的技术采用一种新颖的光读出方法,通过芯片将红外信号转换为可见光信号,用成熟的CCD和CMOS成像系统来观察可见光信号,从而得到热图像。这种做法的好处是红外芯片是一个信号转换器,不需要读出电路,因此生产成本低。信号读出通过传统的CCD或CMOS芯片,其本身和后端的信号读出和处理已非常成熟,不需要专门设计。这样,芯片和系统的价格都大大降低了。并且,本项目发明的芯片灵敏度高,响应时间短,已成功制造出性能远高于国内各大研究所的红外成像芯片,并取得了优质的视频录像,在光读出的热像仪领域世界领先。本项目已进入产品开发阶段和芯片性能的进一步提高。
三、应用说明 任何物体都有热辐射,即红外辐射。热像仪探测物体的热辐射,并将景物的温度分布形成视频图像,因此在全黑的情况下也能清晰成像。热像仪具有很高的军事和民用价值。在军事上可用于夜视侦查、武器瞄具、搜索跟踪、卫星遥感、导弹定位等;在民用方面,用于安防、汽车夜视、消防、无接触全景测温(电力、煤炭、石油化工等)、建筑缺陷检测、设备诊断、生产监控、自动测试等。
热像仪的发展始于美国,最开始应用于军事领域的夜视仪,其使用的致冷技术技术难度大,一台热像仪的售价可高达100万美元。图1为美国FLIR公司热像仪在全黑的情况下摄取的夜视图。随着非制冷红外技术的发展,热像仪的价格大大下降,目前零售价在1万美元左右,因而在民用领域开始得到广泛的应用。例如在2006年,美国FILR公司取得了宝马公司为其新款7系列轿车配备热像夜视仪的批量订单。2006年全球民用热像仪的销售额为16.3亿美元,同比增长17.35%。据美国权威的红外热像仪咨询公司Maxtech International 的预测,未来5年全球民用红外热像仪市场需求年均增长率为15%,到2012年,全球民用红外热像仪的市场需求将达到40亿美元。
随着我国经济、社会的快速发展,热像仪行业具有巨大的发展空间。仅我国军队的热像仪需求量就达200多亿元。长期来看,民用市场的潜在需求巨大。比如,由于红外成像的透烟雾及测温特性,热像仪广泛用于消防的火场搜索和救生设备。目前在发达国家,消防车配备热像仪已成为一种趋势。据统计,我国消防行业的热像仪市场可达15亿元。电力行业是目前我国民用红外热像仪应用最多的行业。热像仪在电力系统中的主要检测目标是发电机组装置、输电线路接头、绝缘部件、变电所设备、各种开关、电路分配调度中心等。图2 是热像仪对输电系统监测的温度分布图,观测到一个接头温度异常。区别于单点测温的方法,热像仪每幅图像包含几万到几十万个点的温度信息,可用于全景测温。作为最成熟、最有效的电力在线检测手段,热像仪能早期发现隐患或迅速诊断出事地点,大大提高了供电设备运行的可靠性,因而大大减少了经济损失。据统计,我国电力行业热像仪的总需求量约为15亿元。
另外,热像仪还可用于建筑,制造业,安防,医疗,边防,交通,环境监测,节能,警用等领域。从长期来看,中国热像仪市场的潜在需求可达500亿元,年均增长率可达到20%。
近年来,我国热像仪市场需求快速增长,良好的发展前景吸引了许多资本进入该行业。目前我国热像仪的大部分企业的研发实力弱,品牌影响力小,许多企业实际上是国外产品的代理商或者是组装商。这些公司都缺乏热像仪的核心技术:用于热成像的红外传感芯片。由于美国对其他国家,包括中国,实施严格的芯片和技术出口禁运,中国的热像仪公司只能从欧洲进口芯片。进货渠道单一,价格昂贵。
四、合作方式 传统热像仪从技术到市场都是非常专门的领域,本项目的革新技术使产品和市场的开发完全不同于以往。本项目的核心芯片把红外信号转换为可见光信号,然后用可见光相机观察得到图像,籍此与成熟强大的可见光相机工业相结合。计划与工业照相机和安全监控照相机厂商紧密合作共同开发热像仪,结合其成熟的技术和销售渠道,开发周期短,进入市场快,成本低。计划在2009年开始销售,实现1000万元销售额。2010年实现盈利。2011年达到3亿元销售额,包括上述三种产品,约占全球民用热像仪市场的百分之一,全国民用热像仪销售总额的十分之一。公司目标是在2013年占据全球民用市场的百分之四,约12亿元的市场份额。 |