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紅外技術(shù)的物理基礎(chǔ)簡(jiǎn)單介紹
2012-10-19
大氣傳輸特性
大氣中的二氧化破、水蒸氣、臭氧等對(duì)各種波長(zhǎng)的紅外線有著不同程度的吸收。有些波段的紅外線被吸收得多，不易透過(guò)大氣傳播；有些被吸收得少，容易透過(guò)大氣。這些能透過(guò)或能較多透過(guò)大氣的紅外波段稱“大氣窗口”，紅外線有三個(gè)大氣窗口：0.75～2.5µm、3～5µm 、8～14µm。戰(zhàn)爭(zhēng)中主要軍事目標(biāo)輻射的紅外線大都在窗口內(nèi)。
導(dǎo)彈輻射的紅外線波段是1～3µm．處于第一窗口；噴氣飛機(jī)輻射的紅外線波段是3～4µm ，坦克發(fā)動(dòng)機(jī)輻射的紅外線約5µm ，均位于第二窗口；裝備、工廠、人員等地面和水上目標(biāo)輻射8～14µm的紅外線，處在第三窗口。故第一窗口的紅外裝里可用于偵察導(dǎo)彈，第二窗口可用于制導(dǎo)、偵察和跟蹤；第三窗口可用于觀察地面和水上的一般軍事目標(biāo)。除吸收效應(yīng)外，紅外線在大氣中傳播時(shí)，還會(huì)被塵埃、霧滴等散射，在傳播方向上不斷衰減。散射效應(yīng)對(duì)近紅外線影響較大，對(duì)中、遠(yuǎn)紅外影響較小，故中遠(yuǎn)紅外線熱像儀適于全天候和遠(yuǎn)距離的傳輸。
紅外光電效應(yīng)
當(dāng)光線照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。紅外線光子的能量低于可見(jiàn)光光子，它能對(duì)一些較活潑的金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)（即紅外光電效應(yīng)），紅外光電效應(yīng)是紅外技術(shù)得到應(yīng)用的關(guān)健。通過(guò)紅外光電效應(yīng)可把紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大后，作用到熒光屏上，再把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)的光，使人眼看得見(jiàn)紅外線照射的物體。
紅外輻射
實(shí)驗(yàn)表明，物體在任何溫度下都要向周圍空間輻射電磁波，物體在一定時(shí)間內(nèi)向周圍輻射電磁波的能量的多少以及能童按波長(zhǎng)（或頻率）的分布與物體的溫度有關(guān)。在室溫下，大多數(shù)物體發(fā)出的輻射能分布在電磁波譜的紅外線部分，隨著溫度的升高，輻射能盒也隨著增加。同時(shí)，輻射能的分布逐漸向頻率高的方向移動(dòng)，即溫度愈高，輻射能中高頻電磁波成份愈多。
自然界的一切物體都是紅外輻射源，物體溫度不同，輻射的紅外線波長(zhǎng)就不同，溫度越高波長(zhǎng)越短，并且產(chǎn)生的紅外線越多。這種紅外輻射的普遍性和差異性正是紅外技術(shù)有著廣泛應(yīng)用的根本原因。根據(jù)輻射特性，知道了軍事目標(biāo)的溫度范圍，就可求出其輻射紅外波長(zhǎng)的范圍，選用相應(yīng)的紅外熱像儀，可探測(cè)目標(biāo)與景物的紅外輻射差異。這種差異體現(xiàn)在目標(biāo)與景物的溫度分布，故所形成的圖像叫熱圖像，熱圖像通過(guò)紅外光-電-光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，成為可見(jiàn)光圖像，即可從復(fù)雜的背景里識(shí)別目標(biāo)。
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