理論基礎(chǔ)

紅外測(cè)溫原理的理論基礎(chǔ)是普朗克定律。

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大氣對(duì)紅外熱像儀測(cè)溫的影響的主要是大氣衰減和大氣自身紅外輻射。

大氣衰減

氣體對(duì)紅外輻射的吸收、懸浮微粒散射紅外輻射以及背景輻射對(duì)探測(cè)器的干擾等。

氣體對(duì)紅外輻射的吸收

氣體分子對(duì)紅外輻射的吸收是造成紅外輻射衰減的主要原因之一。對(duì)紅外輻射又吸收作用的有臭氧、CO、NO2、水蒸氣、CO2等。在近地面進(jìn)行紅外測(cè)量時(shí)，水蒸氣和二氧化碳的含量對(duì)大氣對(duì)紅外輻射的影響占主要作用。水蒸氣的吸收波段較多，作用也較強(qiáng)，其主要作用波段在0.94μm、1.14μm、1.38μm、1.88μm、2.7μm、3.2μm、3.7μm、6.3μm等波長(zhǎng)。二氧化碳在2.7μm、4.3μm、15μm處的紅外吸收性能也較強(qiáng)。雖然水蒸氣和二氧化碳的占大氣總量的比例很少，但是由于水蒸氣跟CO2很容易產(chǎn)生，所以他們基本上決定了大氣的紅外透過特性。

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影響紅外熱像儀測(cè)溫精度的因素很多，不過綜合起來分為內(nèi)因和外因兩方面。內(nèi)因是探測(cè)器本身測(cè)溫能力，外因是外界對(duì)紅外探測(cè)器的干擾程度。

首先談內(nèi)因：

探測(cè)器本身靈敏度

探測(cè)器本身對(duì)于紅外輻射的靈敏度像差很大，一般來講INSB>MCT>PBS。

是否對(duì)探測(cè)器制冷

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?紅外熱像儀原理是紅外熱像儀利用紅外探測(cè)器讀取被測(cè)物表面紅外輻射率分布，通過普朗克定律將輻射率換算成溫度數(shù)值，并根據(jù)被測(cè)物的溫度分部規(guī)律，將溫度數(shù)值并轉(zhuǎn)換成人眼可識(shí)別的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的一套科學(xué)方法。

測(cè)溫原理

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本文通過實(shí)驗(yàn)探索被測(cè)目標(biāo)發(fā)射率與測(cè)溫精度的關(guān)系。

測(cè)溫實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)使用近距離探測(cè)，因而可以忽略大氣衰減，把被測(cè)物表面看做滿足灰體模型，抵達(dá)紅外探測(cè)器的輻射總能量應(yīng)為被測(cè)物紅外輻射的能量與目標(biāo)反射的環(huán)境輻射能量之和，以此我們立式1 ：
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紅外鏡頭是為紅外熱像儀提供成像類光學(xué)部件，紅外熱成像儀鏡頭的質(zhì)量直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實(shí)現(xiàn)和果。

紅外熱像儀的光學(xué)成像物鏡將工作波段內(nèi)的輻射收集起來，并聚焦到探測(cè)器上。在可見光波段，玻璃是很好的投射材料，但是在中波、長(zhǎng)波紅外波段，這種材料是不透明的，因此常選用鍺、硅等晶體材料，而且為了提高透射率，還需要鍍上一層增透膜，這些材料和膜層如同濾光片一樣，將鏡頭透過的波長(zhǎng)限制在一定的范圍內(nèi)。

紅外光學(xué)成像物鏡的作用:過濾、截至可見光同時(shí)，允許通過紅外線。通過它在可見光、紅外線并存的環(huán)境中把紅外線分離出來。加紅外透鏡過濾可見光從而得到純正的紅外效果。

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紅外探測(cè)器是一種對(duì)紅外輻射敏感的器件,它將紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，是紅外熱像儀成像系統(tǒng)中的核心，也是紅外技術(shù)尖端的領(lǐng)域。紅外探測(cè)器的發(fā)展水平直接決定了紅外熱像儀的測(cè)溫精度跟測(cè)溫速度。 不同探測(cè)器對(duì)紅外輻射的響應(yīng)度不同，有些探測(cè)器對(duì)某些波長(zhǎng)紅外輻射的響應(yīng)較低，這主要是由于探測(cè)器材料對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的反射和吸收存在差異。 目前在TELOPS紅外成像儀中使用的斯特林制冷焦平面陣列（FPA）探測(cè)器一般工作在3μm~5μm，7.7μm~11.8μm波段，探測(cè)器材料為MCT和InSb。

1.紅外探測(cè)器分類

自上世紀(jì)以來，紅外探測(cè)器的研發(fā)蓬勃發(fā)展，目前各大廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了種類繁多的紅外探測(cè)器，根據(jù)紅外線探測(cè)器的不同特性也有不同的分類方法。根據(jù)探測(cè)器響應(yīng)波長(zhǎng)，可以分為近紅外、中紅外、長(zhǎng)波紅外和遠(yuǎn)紅外探測(cè)器；根據(jù)工作溫度，可以分為致冷型和非致冷型紅外探測(cè)器；其中制冷型又可分為半導(dǎo)體制冷,液氮制冷；根據(jù)探測(cè)器結(jié)構(gòu)可分為單元（測(cè)溫儀）、線陣和焦平面紅外探測(cè)器；就探測(cè)機(jī)理而言，又可分為光子和熱敏紅外探測(cè)器，本文主要以探測(cè)機(jī)理為分類方式： … 閱讀全文 →