紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在,已經(jīng)為大家所熟知,這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng),按照功能能夠分成五類:
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ILPPb (1)輻射計(jì),用于輻射和
光譜測量;
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}&+,y<> (2)搜索和跟蹤系統(tǒng),用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo),確定其空間位置并對它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤;
#W8F_/!n| \xp0n (3)熱成像系統(tǒng),可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像;
!2Ompcr1 FR6 W-L (4)紅外測距和通信系統(tǒng);
aHC%:)ww: ??aO3Vm{ (5)混合系統(tǒng),是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。
z&0[F`U <_8bAO8\ 首先了解一下紅外光。紅外光是太陽光譜的一部分,紅外光的最大特點(diǎn)就是具有光熱效應(yīng),輻射熱量,它是光譜中最大光熱效應(yīng)區(qū)。紅外光一種不可見光,與所有電磁波一樣,具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。紅外光在真空中的傳播速度為3×108m/s。紅外光在介質(zhì)中傳播會產(chǎn)生衰減,在
金屬中傳播衰減很大,但紅外輻射能透過大部分
半導(dǎo)體和一些
塑料,大部分液體對紅外輻射吸收非常大。不同的氣體對其吸收程度各不相同,大氣層對不同波長的紅外光存在不同的吸收帶。研究分析表明,對于波長為1~5μm、 8~14μm區(qū)域的紅外光具有比較大的“透明度”。即這些波長的紅外光能較好地穿透大氣層。自然界中任何物體,只要其溫度在絕對零度之上,都能產(chǎn)生紅外光輻射。紅外光的光熱效應(yīng)對不同的物體是各不相同的,熱能強(qiáng)度也不一樣。例如,黑體(能全部吸收投射到其表面的紅外輻射的物體)、鏡體(能全部反射紅外輻射的物體)、透明體(能全部穿透紅外輻射的物體)和灰體(能部分反射或吸收紅外輻射的物體)將產(chǎn)生不同的光熱效應(yīng)。嚴(yán)格來講,自然界并不存在黑體、鏡體和透明體,而絕大部分物體都屬于灰體。上述這些特性就是把紅外光輻射技術(shù)用于衛(wèi)星遙感遙測、紅外跟蹤等軍事和科學(xué)研究項(xiàng)目的重要理論依據(jù)。
mfg>69,w !i8)si_ 紅外輻射的基本定律
ch%zu%;f Es#:0KH].v (1)基爾霍夫定律:在一定溫度下,地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比,對于任何物體都是一個(gè)常數(shù),并等于該溫度下同面積黑體輻射通量W。在給定的溫度下,物體的發(fā)射率=吸收率(同一波段);吸收率越大,發(fā)射率也越大。
Z":m(}u O 地物的熱輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比,所以,地物微小的溫度差異就會引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特征構(gòu)成了紅外遙感的理論基礎(chǔ)。
,{G\-(\ 5uG^`H@X (2)玻耳茲曼定律(Stefan-Boltzmann’’s law ):即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加,它與溫度的四次方成正比。因此,溫度的微小變化,就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論基礎(chǔ)。
3.Mpd .lj5pmD (3)維恩位移定律(Wien’’s displacement law):隨著溫度的升高,輻射最大值對應(yīng)的峰值波長向短波方向移動(dòng)。
]8wm1_qV 00D.Jn 紅外
傳感器的工作原理并不復(fù)雜,一個(gè)典型的傳感器系統(tǒng)各部分的實(shí)體分別是:
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