什么是紅外輻射特性它的工作原理如何
什么是紅外輻射特性它的工作原理如何
一切物體都有其自身的紅外輻射特性。為研究各種不同物體的紅外輻射,人們用理想輻射體──黑體(簡(jiǎn)稱黑體)作基準(zhǔn)。能吸收全部入射的輻射而沒有反射的物體稱為黑體。良好的吸收體必然也是良好的輻射體,因此黑體的輻射效率zui高,其比輻射率定為1。任何實(shí)際物體的輻射發(fā)射量與同一溫度下黑體的輻射發(fā)射量之比,稱為該物體的比輻射率,其值總是小于1。
物體的比輻射率,與物體的材料種類、表面特性、溫度、波長等因素有關(guān)。黑體的輻射特性可用普朗克定律描述,該定律給出了黑體輻射作為溫度函數(shù)的光譜分布。對(duì)某一溫度,輻射量zui大的波長與其溫度的乘積為常數(shù),這個(gè)關(guān)系稱維恩定律(適用于在溫度較低,波長較短的范圍內(nèi))。對(duì)所有波長積分所得到的總輻射量與溫度的四次方成正比,這個(gè)關(guān)系稱為斯蒂芬-玻爾茲曼定律。
物體發(fā)出的輻射,大都要通過大氣才能到達(dá)紅外光學(xué)系統(tǒng)。由于大氣中二氧化碳、水汽等氣體對(duì)紅外輻射會(huì)產(chǎn)生選擇性吸收和其他微粒的散射,使紅外輻射發(fā)生不同程度的衰減。人們把某些衰減較小的波段,稱為大氣窗口。在0.76~20微米波段內(nèi)有3個(gè)大氣窗口:1~2.7微米,3~5微米,8~14微米。目前紅外系統(tǒng)所使用的波段,大都限于上述大氣窗口之中(大氣窗口還與大氣成份、溫度和相對(duì)濕度等因素有關(guān))。由于紅外系統(tǒng)所探測(cè)的目標(biāo)處于各自的特定背景之中,從而使探測(cè)過程復(fù)雜化。因此,在設(shè)計(jì)紅外系統(tǒng)時(shí),不但要考慮紅外輻射在大氣中的傳輸效應(yīng),還要采用抑制背景技術(shù),以提高紅外系統(tǒng)探測(cè)和識(shí)別目標(biāo)的能力。
紅外系統(tǒng)按工作原理,可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩類。主動(dòng)式系統(tǒng)需自帶紅外光源照射目標(biāo);被動(dòng)式系統(tǒng)則直接探測(cè)目標(biāo)的紅外輻射。后者是占主導(dǎo)地位的紅外系統(tǒng),如熱成像系統(tǒng)、搜索跟蹤系統(tǒng)、紅外輻射計(jì)和警戒系統(tǒng)等。按信息提供方式,可分為成像和點(diǎn)源系統(tǒng)。按工作方式,還可分為掃描和非掃描系統(tǒng),掃描系統(tǒng)又分為光機(jī)掃描和電子掃描系統(tǒng)。