红外探测技术

红外物理与技术第1章绪论教学要求（1）在介绍电磁辐射的基础上给出红外辐射的概念及特点；（2）讨论红外物理与红外技术的关系；（3）介绍红外技术在军事和国民经济中的应用。1.2红外物理与红外技术1.3红外技术应用主要内容1.1红外辐射的基本概念电磁辐射1.1.1红外辐射.1.1.2红外辐射的基本特点1.1.31.1红外辐射的基本概念1.1红外辐射的基本概念1.1.1电磁辐射原因：物质内部带电粒子变速运动具有波粒二象性一切物质都在不停地发射（吸收）电磁辐射产生历史或探测方法不同分为：X射线、γ射线、可见光、紫外线等(1）波动性：横波形式传播、遵循同样形式的反射、折射、干涉、衍射和偏振定律、真空中的光速极远102003003904554925775976227605×1036×1034×104106远中近红橙黄绿蓝紫近远极远宇宙射线紫外线X射线γ射线—1014—1013—1012—1011—1010—109—108—107—106—105—104—103—102—101—1—10-1—10-2—10-3—10-4—10-5—10-6—10-7—10-8—10-9—10-10长波振荡无线电波微波红外线可见光1km1m1cm1mm1μm1nm波长λ/nm波长λ/μm电磁波谱1.53(2）量子性：体辐射、光电效应、康普顿效应等1.1红外辐射的基本概念1.1.2红外辐射（红外线）1800威廉·赫谢尔（William.Herschel）发现红外线存在于自然界的任何一个角落。红外辐射充满整个空间光谱学（在地球大气中传输特性）1.1红外辐射的基本概念波段波长/um近红外0.75~2.5对应原子能级之间的跃迁和分子振动泛频区的振动光谱带中红外2.5~25对应分子转动能级和振动能级之间的跃迁远红外25~1000对应分子转动能级之间的跃迁。极远红外1000光谱学（红外辐射产生机理）1.1.3红外辐射的特点(1）波粒二象性；(2）由于人眼睛中晶状体强烈吸收红外，人的眼睛对红外幅射不敏感，须用红外探测器才能探测到；(3）红外辐射频率的比可见光的小，光子能量小；(4）红外辐射的热效应比可见光要强得多；(5）在电磁波谱中，可见光谱的波长范围只跨过一个倍频程，而红外波段却跨过大约10个倍频程。因此，红外光谱区比可见光谱区含有更丰富的内容；(6）红外辐射更容易被物质所吸收。1.2红外物理与红外技术红外物理研究对象：红外辐射研究内容：红外辐射的基本规律、红外光谱学、红外辐射源、目标和背景的红外辐射特性（空间分布特性、光谱辐射特性、时间变化特性）、红外辐射的大气传输特性、红外波段光学材料等研究目的：为应用探索新原理，新材料、新器件等提供理论依据和实验依据红外技术研究对象：面向应用需求展开研究研究内容：红外辐射的测量、目标的探测和成像、探测信号的处理等技术研究目的：满足并促进应用的需求二者相互联系，相互依存，相互融合。主要内容框图红外技术的发展1.3.1红外技术在军事领域的应用.1.3.2红外技术在国民经济领域的应用1.3.31.3红外技术的应用1.3.1红外技术的发展（1）19世纪，红外探测器出现，人们利用它研究天文星体的红外辐射。（2）第一次世界大战期间，为了战争的需要，研制出了一些实验性的红外装置，如信号闪烁器、搜索装置。（3）第二次世界大战前夕，德国第一个研制出了红外变像管，并在战场上应用。前苏联、美国也大力研究各种红外装置。（4）20世纪50年代以后，随着现代红外探测技术的进步，军用红外技术获得了广泛的应用。美国研制的响尾蛇导弹上的寻的器制导装置和U-2间谍飞机上的红外照相机（5）在20世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。红外加热和干燥技术广泛应用于各个行业和部门。红外测温、红外理疗、红外防伪更是各个行业争相选用的先进技术。1.3.2红外技术在军事领域的应用（1）红外制导利用目标本身的红外辐射来引导导弹或其他武器装备自动接近并摧毁目标（2）红外通信利用红外辐射的平行光束作为载波，利用其良好的方向性和安全通信。1.3.2红外技术在军事领域的应用(3）红外夜视物体在任何时刻、任何环境散发着红外辐射1.3.2红外技术在军事领域的应用（4）隐身藏匿武器探测红外图像不收遮挡物的影响，能忠实反映图像中不同的温度分布。如：波士顿爆炸案中，警方就是通过红外探测查找到犯罪嫌疑人随身携带的爆炸物，最终确定的犯罪嫌疑人。1.3.2红外技术在军事领域的应用（5）红外预警被动红外预警不易被发现、被攻击，弥补雷达的缺点1.3.2红外技术在军事领域的应用（6）红外对抗消除目标与背景之间红外辐射的差异，使敌无法或难易探测，从而达到保护目的。如F-117、B-2就是通过降低自身温度来减弱红外辐射，躲避红外探测的。1.3.3红外技术在国民经济的应用（1）红外测温利用红外探测器接收到被测物体的热辐射与温度关系的原理提出的非接触式测温方法（2）红外遥控利用红外辐射具有较强的抗干扰能力1.3.3红外技术在国民经济的应用(3）红外医疗主要应用在红外诊断、红外理疗等，如热像仪(4）红外遥感保密性好，抗干扰能力强，能昼夜工作1.3.3红外技术在国民经济的应用（5）红外辐射加热通过需用某些发射率高的材料实现（6）红外光谱技术消不同物体在不同条件下发出的红外波段光谱辐射特性不同，来监测、鉴别物质成分1.3.3红外技术在国民经济的应用（7）红外故障诊断（8）红外灾害预测（9）建筑物检测（1）该学科理论涉及面广工程光学，半导体物理，图像处理，检测技术等。（2）应用前景广泛军事领域：红外搜索、跟踪、测量，飞机、导弹的制导、导航和飞行控制，入侵检测等。民用领域：遥感探测，气体成分分析，故障检测，空气污染分析，非破坏性实验，以及医学中疾病的检测，病理分析等。小结[1]石晓光，王蓟，叶文.红外物理[M].北京：兵器工业出版社，2006.[2]叶玉堂，刘爽.红外与微光技术[M].北京：国防工业出版社，2010.[3]张建奇，方小平.红外物理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.[4]白廷柱，金伟其.光电成像原理与技术[M].北京：北京理工大学出版社，2006.[5]常本康，蔡毅.红外成像阵列与系统（修订版）[M].北京：科学出版社，2009.参考文献[6]谭吉春.夜视技术[M].北京：国防工业出版社，1999.[7]邢素霞.红外热成像与信号处理[M].北京：国防工业出版社，2011.[8]杨晓峰，许丽萍.物理学（下）[M].上海：复旦大学出版社，2013.[9]阮秋琦，阮宇智等译.数字图像处理（第三版）[M].北京：电子工业出版社，2012.[10]、/04/22/content_7392038.htm.参考文献红外物理与技术