红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。

制冷式红外热像仪的成像传感器中集成了一个低温制冷器。这种装置可以给传感器降温度。降低探测器温度，是为了使热噪声的信号低于成像信号。从而获得更加精确的红外热像图。

低温制冷器的活动部件的机械公差小，会随着时间磨损，而且制冷剂也会随时间慢慢泄露。在使用时间达到 8,000-10,000  小时之后，就必须重新换置低温制冷器。

制冷型红外热像仪是对场景中的细小温度差异敏感的一种热像仪。它们可以探测到物体之间细小的温度差异。这种热像仪能够在中波红外或者说光谱中的中波红外波段进行成像，而这个波段的热对比度高度依赖于黑体物理学。热对比度是由目标温度变化而引起的信号变化。热对比度越高，就越容易探测到与背景温度差别不太大的目标。

通常情况下，中波红外热像仪在夜间成像的对比度要比其他波段的红外热像仪的图像更鲜明。制冷型红外热像仪也可以设计为在长波红外或 LWIR 波段下工作。

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