[工学]光电检测技术c10.ppt

红外技术的起源 红外辐射 红外辐射本质上是一种热辐射。任何物体，只要它的温度高于绝对零度（－273℃），就会向外部空间以红外线的方式辐射能量，一个物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射这种形式来实现的。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。另一方面，红外线被物体吸收后可以转化成热能。 红外线作为电磁波的一种形式，红外辐射和所有的电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的，具有电磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。红外线在真空中传播的速度等于波的频率与波长的乘积 。 红外测温原理 全辐射测温是测量物体所辐射出来的全波段辐射能量来决定物体的温度。它是斯蒂芬—玻尔兹曼定律的应用，定律表达式为 W——物体单位面积所发射的辐射功率，数值上等于物体的全波辐射出射度； ——物体表面的法向比辐射率； ——斯蒂芬—玻尔兹曼常数； T——物体的绝对温度(K)。 红外辐射测温仪结构原理 红外辐射测温仪HY-303 红外辐射测温仪HY-303 详细信息 ?? ???采用红外技术，测量时无需接触被测物体，可以安全地检测难以接触的物体的温度，如带电设备，运动物体等，对被测物体无污染和损坏。具有测量速度快，带激光瞄准，携带方便，操作简单等特点。◆?测量范围：-15~500℃◆?发射率：0.3~1.0数字可调◆?分辩率：1℃◆?电源L一节6F22电池 红外成像测温仪 红外成像原理 红外摄像管：将物体的红外辐射转换成电信号，经过电子系统放大处理，再还原为光学像的成像装置。 红外变像管：把物体红外图像变成可见图像的电真空器件，主要由光电阴极、电子光学系统和荧光屏三部分组成，均安装在高度真空的密封玻璃壳内。 固态图像变换器：由许多小单元（称为像元或像素）组成的受光面，各像素将感受的光像转换为电信号后顺序输出的一种大规模集成光电器件。 I R 热 成 像 过 程 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口，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。由于这个特点，热红外成像技术在军事上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。这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。 * * 红外辐射与红外探测器 威廉姆·赫胥尔于1800年发现了红外线。 赫胥尔设计了一个巧妙的实验。他将直射的太阳光穿过一个玻璃棱镜，生成光谱，然后用温度计测量每种颜色的温度。赫胥尔发现从紫色到红色的光谱波段，温度会逐渐升高，而且在红色光谱以上的区域竟然是所有光谱中温度最高的一部分。这部分区域由于其热量辐射，是无法被人类肉眼探测到的，属于不可见光区域。赫胥尔将这种不可见辐射命名为“发热的射线”。现在我们将其称之为红外辐射。 红外辐射俗称红外线，它是一种不可见光， 由于是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。 它的波长范围大致在0.76～1000 μm。 工程上又把红外线所占据的波段分为四部分， 即近红外、中红外、 远红外和极远红外。 1014 1012 1010 108 106 104 102 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 ?/?m 声频电磁振荡 无线电波 毫米波 红外光 紫外光 X射线 ?射线 宇宙射线 ?/nm 1?106 4?104 6?103 1.5?106 770 622 597 577 492 455 390 300 200 10 极远 远 中 近 红 橙 黄 绿 蓝 紫 近 远 极远 可 见 光 电磁辐射波谱 1．斯忒藩一玻耳兹曼定律: 黑体单位表面积在单位时间发出的热辐射总能量,即辐出度Mb(T)(含所有波长)和它的热力学温度T的四次方成正比，即: σ= 5.670x 10-8 W／(m2．K4)，为斯忒藩常量。 Mb(T) =σT4 概念和规律: 黑体辐射能量最强的波长(峰值波长λm )与热力学温度成反比，即： b = 2.898 x 10-3m·K， 此式表明:T增大时,最大辐射处的波长向短波方向移动。 上述两条规律也是红外技术研究和应用的理论依据。 λm T = b 2．维恩位移定律: ☆ 维恩因为他在红外辐射方面的研究贡献 1911年Nobel物理奖 　　红外探测器 红外传感器一般由光学系统、 探测器、信号调理电路及显示单元等组成。 　　红外探测器是红外传感器的核心。红外探测器是利