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一部紅外機芯主要由紅外光學鏡頭、紅外探測器以及成像電路組成，而紅外熱像儀通常就是在紅外機芯的基礎上加上顯示部分。

目標的紅外輻射穿過大氣，由紅外光學鏡頭將其聚焦在紅外探測器的光敏表面上，然后電信號放大及處理系統讀出圖像信息。實現紅外熱成像以及紅外測溫功能。

紅外光學鏡頭通常是由單個或者一組透鏡組成，透鏡的數目可多達20～30個，故也把鏡頭叫透鏡組。

物體的光學成像過程，就是通過鏡頭，使得物體（被測目標）發出的紅外輻射經過構成鏡頭的光學零件的折射、反射和投射以后，按照人們的需要改變光線的傳播方向，然后射到指定的接受器上。

紅外探測儀器是將探測接受到的目標的溫度或熱像轉變成電信號的形式，實現紅外熱成像和紅外測溫，以便于分析、處理、變換和顯示，才能達到探測的目的。

這種將不可見的紅外輻射轉換成可測量的信號的器件就是紅外探測器，探測器是紅外整機系統的核心關鍵部件。

紅外探測器將紅外熱圖像變成電圖像，要通過成像電路和圖像處理電路把電圖像放大、處理、存儲等，然后以電的形式在屏幕上把熱圖像顯示出來。

紅外探測器實現光電轉換后，從探測器輸出電信號，直接送到顯示器，都是由電子讀出處理電路來實現。