热红外隐身技术

人体热红外隐身技术

摘要：通过人体红外辐射特征的理论分析，结合热像仪探测原理及热红外隐身机理，探讨

了实现人体热红外隐身的技术途径。研究表明，人体红外隐身应主要控制8～14 μm 波段

的红外辐射能量，降低服用柔性材料红外发射率及应用温控纤维/织物柔性材料，是实现人

体热红外隐身的重要技术途径。本文通过阅读大量文献，从理论分析与实践的角度分析了热

红外隐身的原理及实现的途径，以及现价段的研究状况。最后描述了今后热红外隐身的发展

方向。

关键词：人体；热红外；隐身技术；相变材料; 伪装网; 涂层；

1 引言

热红外隐身技术是指对目标 3～5 μm 及8～14 μm 红外波段特征信号进行伪装、减缩和控制，以降低中远红外侦察装备对目标的探测和识别能力[1～3]。提高单兵行动的隐蔽性

和突防性，是现代高技术战争呈现的一大特点，随着先进的侦察探测技术如热像仪的出现，

单兵的生存力和战斗力受到严重威胁，热成像技术在军事领域的快速渗透,使各种军事目标

的生存也受到严重威胁,为此,以降低和消弱敌方热红外探测设备效能为目的的热红外伪装

技术受到各国军方的广泛关注。热红外隐身服的研究方向目前主要有（1）冷却目标；（2）

改变目标的辐射性能；（3）采取条状覆盖层“混杂”辐射法；（4）应用防红外涂层。国外开

展对人体热红外隐身的研究起始于上世纪 90 年代初，美国1994 年开始实施“单兵热成像

防护”的专门计划，发展能迷惑热探测器的隐身作战服，目前其研究水平处于领先地位。目

前国外可见光/近红外迷彩服用材料研究及应用技术较为成熟，因此热红外隐身服已发展成

为单兵隐身的研究重点。美、英、法、德、俄等国，在其各自的21 世纪单兵综合作战系统

计划中，均将单兵热红外隐身技术列为研究重点，并已陆续试装具有防热红外侦察仪器探测

性能的隐身服用材料，国内在该方面的研究则刚刚起步。

本文在查阅大量文献的基础上, 通过人体热红外隐身原理及热像仪探测机理的分析，结合部

分探索性试验，探讨适宜的人体热红外隐身技术途径。并针对目前热红外伪装技术的不足以

及今后的发展方向,介绍三种新机理型热红外伪装体系。

2 人体红外辐射特征分析

人体自身是一个红外辐射源。皮肤的红外发射率很高，接近黑体，并且与种族、肤色和个性无关，如表1所示。人体裸露皮肤温度通常为32℃～33℃。若将人体看作黑体，并假设

其红外辐射面积0.6m2，可通过斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩定律等红外辐射理论计算出有关

人体红外辐射特征数据，如表2 所示。

表1 人体的红外辐射特征

波段范围/μm ＜5 5～9 9～16 ＞16 在总辐射能量中的分量/% 1 20 38 41

表2 人体红外外辐射特征值

人体总辐出度 490.66W?m－2

光谱辐出度峰值 33.96W?m－2?μm－1

平均辐射强度 93.76W?sr－1

峰值波长 9.5 μm

3～5 μm 波段的辐出度 6.87W?m－2，占总能量的1.4%

8～14 μm 波段的辐出度 184.49W?m－2，占总能量的37.6% 表观温差是热像仪探测和识别目标的主要依据[9]。夏季环境下，某些目标与背景的温差值

如表3 所示。

表3 典型目标夏季野外平均温差值

目标 ΔT/℃ 面积/(m×m) 坦克/侧面 5.25 2.7×5.25 坦克/正面 6.34 2.7×3.45 2.5 t 车/侧面 10.40 2.03×4.22 2.5 t 车/正面 8.25 2.03×1.67 自行炮/侧面 4.67 1.8×4.8 自行炮/正面 5.65 1.8×2.09 站立人 8.0 0.5×1.5

表 3 表明，人体与环境的温差值较大，仅次于2.5 t 的车体，与其他目标相比，人体在背景下呈现显著的热源特征。

根据斯蒂芬2玻耳兹曼定律以及发射率的定义,对于发射率为ε的物体在单位时间内单位表面积上向半球空间辐射出的总能量为:

E =εσT 4 =ε（λ，T ）1

51-?T c e c λλ （1）其中: T 为物体的表面绝对温度

ε物体的比辐射率

σ斯蒂芬-波尔兹曼常数，即为黑体辐射常数

c 1为普朗克第一辐射常数

c 2为普朗克第二辐射常数

λ辐射波长

T 1黑体绝对温度

为了减少目标的辐射能量使其与背景的辐射能量相近,达到隐身伪装的效果,需要改变目标的发射率ε和温度T ,使其与背景的发射率和温度相近是显而易见的措施。这两个因素对辐射度效果的影响是不同的。在较高温度情况下,温度将是影响目标辐射度的主要因素;在较低温(与环境温度接近) 情况下,发射率将是影响目标辐射度的主要因素。同时,由于背景的复杂性,单一降低目标的发射率并不能提供有效的热红外隐身,而只有使目标各个部位的发射率不同,让目标热像图形分割,消除目标热像的典型轮廓,才能降低热像仪的识别能力,取得良好的热红外隐身效果。

物体辐射红外能量不仅取决于物体的温度，还决定于物体的比辐射率。温度相同的物体，由于比辐射率的不同，而在红外探测器上显示出不同的红外图像。对于灰体，比辐射率不随温度和波长变化，而对非灰体比辐射率式波长和温度的函数，若一般军事目标的辐射强于背景，可采用低比辐射率的涂料来降低目标的红外辐射能量。另一方面，为降低表面的温度，热红外伪装涂层在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标的表面温度尽可能接近背景温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减少目标的被探测概率。

采用 IR-913A 型热像仪，对人体白天和夜间的红外辐射特征进行探测，相关数据处理见表4。

表4 人体热像图中人体与背景的表观温度数据

时间区域Z[1] 区域Z[2] 平均温差

最高最低平均最高最低平均（Z[1]平均

－Z[2]平均）

白天12 点 8 －4.1 1.6 4.3 －5.8 －2.4 4

夜间12 点－24.4 －48.4 －39.2 －53.9 －66.9 －61.5

22.3

试验结果表明，中午12 时人体上身的热像表观温度比背景草地高4℃左右，午夜0 时比背景草地温差高22.3℃，呈现出人体在昼夜不同时间下，与背景的红外辐射特征差异较大的现象。通过上述人体的红外辐射特征分析及热像仪测试，可以认为单兵隐蔽性的主要威胁源于8～14 μm 波段的热红外探测，因此采取措施控制该波段内的红外辐射能量，是提高人体热红外隐身性能的关键所在。

3 人体热红外隐身技术途径理论分析

热像仪探测时接收的能量为W＝W1＋W2，其中W1 为目标自身的红外辐射能量，W2 为目标对周围环境的反射能量，即W2＝(1－ε)W 环境。W1 由斯蒂芬-玻尔兹曼定律决定，即W1＝εσT4，（式中σ为玻耳兹曼常数，ε为物体的红外发射率，T为物体的绝对温度）。

人体的红外辐射能量通常高于对环境背景的反射能量，通过降低红外发射率即降低W1 大于升高W2 对热红外隐身的贡献，所以降低红外发射率有利于降低热像仪接收能量。目标表面的温度与周围环境的空气状态，除与目标内部散失的热量有关外，还与其太阳光吸收系数有关。96%的太阳能可通过0.2～2.5 μm 波长范围传输，能量分布情况为：5%紫外光区域，45%可见光区域，50%近红外区域。如果材料表面对太阳能的吸收系数较高，则材料表面温升较快，与背景温差加大，不利于热红外隐身。

上述分析表明，人体热红外隐身对隐身材料的技术要求为：（1）服用材料表面应具有较低的红外发射率；（2）服用材料应具有吸热或隔热效果；（3）降低服用材料表面的太阳吸收系数；（4）在可见光、近红外波段（0.4～1.5 μm）的光谱反射特性应与自然背景匹配。低红外发射率表面和热阻隔均可实现目标红外迷彩效果；降低太阳光吸收系数，则能够降低目标与背景的温差，有利于红外隐身。

4 理论分析下热红外隐身的可行技术途径

目前可实现单兵热红外隐身的技术途径有3 种方式：1）改变人体热红外辐射特性，即降低红外发射率；2）降低人体红外辐射强度技术，即热抑制技术；3）光谱转换技术，将辐射能量以8～14 μm 以外的波段辐射散除。

4.1 降低红外发射率

4.1.1 目标发射率的影响因素

目标与背景的红外辐射特征是目标与背景相互作用、相互影响的结果。目标的背景,特别是移动目标的背景是相当复杂并在不停变化的。目标的红外隐身伪装的一个方面就是调节目标的发射率使目标的红外特征与环境的红外特征相适应。影响目标发射率的因素有目标的材料种类、温度、热过程以及环境条件等。作为移动目标坦克,热过程和环境条件是复杂难以改变的[2 ,6 ,7 ,10 ] ,故调节发射率主要是改变目标表面材料的种类和温度。绝大多数非金属材料发射率值都较高,当温度低于77 ℃时,一般大于0. 8 。当低于熔融温度时在0. 3～0. 8 之间,绝大多数金属的发射率都很低。而植物叶子、人的皮肤、各种皮毛,在环境温度下都有很高的发射率,甚至可看作接近黑体的辐射表面。温度对发射率的影响在不同材料、不同波长及温度范围内影响不一样,绝大多数非金属的发射率随温度的升高而减小,绝大多数金属发射率近似地随其绝对温度成正比增加。

4.1.2目标发射率的调节方式

对于一般目标,由于其对太阳能的吸收和本身的发热使其表面温度比环境温度高,根据

斯蒂芬-玻耳兹曼定律,降低目标发现概率主要采用的手段之一就是降低目标表面的发射率ε。当前降低目标表面发射率ε的主要方式是采用热红外隐身伪装涂料。实现热红外隐身涂料的方法是采用低发射率粘合剂,添加各种颜料或填料制成涂料,在涂料底层掺入高反射微粒也能起到一定的发射率调节作用。

(1) 粘合剂的选择

粘合剂是影响热红外涂料隐身性能的主要因素,很多研究者认为,涂料在红外波段的吸热能力至少有60 %取决于粘合剂。因此,热红外隐身涂料粘合剂除应满足物理机械性能、施工性能等一般要求外,还应有对热辐射低吸收或高透明度的性能。目前看来,符合此要求的是红外透明性良好的有机粘合剂和无机粘合剂。红外透明聚合物既有较低的红外吸收率,又有较好的物理机械性能,是较理想的热隐身涂料粘合剂。

可供热隐身涂料选用的聚合物范围较广,如烯烃类:聚乙烯、聚乙烯与乙烯乙酸酯的共聚物、聚乙烯与乙烯醇缩醛的共聚物、聚乙烯与聚四氟乙烯的共聚物、聚乙烯与聚苯乙烯的共聚物;橡胶类:环状橡胶、丁基橡胶、硅橡胶;其他有醇酸树脂、硅醇酸树脂、聚氨酯。实际上,高聚物的热性能是很复杂的,上述物质热性能相差极大。

热性能较好,作为热隐身涂料粘合剂报道的有Kraton 树脂、氯化聚苯乙烯、丁基橡胶。热红外性能较差(ε≥0. 8) ,实际上并不适合作热隐身涂料粘合剂的有醇酸树脂、硅醇酸树脂、聚氨酯、硅橡胶、聚苯乙烯。此外,聚乙烯热吸收率虽低,但工艺性能很差,亦不适合作涂料的粘合剂。与有机粘合剂相比,无机粘合剂红外性能比较简单,红外吸收率也较低,但物理机械性能和施工性能较差。Kalvert 等在比较了醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、松脂、无机硅酸盐、无机磷酸盐等多种粘合剂的热红外性能后,认为最理想的是无机磷酸盐粘合剂。Kalvert 等研制了ε值较低的热隐身涂料,其质量分数组成分别为:磷酸24. 2 %、氧化镁4.

3 %、铬酸4. 7 %、乙醇1. 7 %、水65. 1 %。尽管磷酸盐和铬酸盐离子在热红外波段强烈吸收,但它们的混合物在高温下烧结形成一种玻璃质材料,其漫反射率高达60 % ,这样也就相当于降低了涂层在红外探测器方向上的ε值。

(2) 颜料(或填料) 的影响

颜料(或填料) 是影响涂料红外隐身性能的基本因素之一,选用时要符合以下要求: ①在红外波段有较低的发射率或较高的透射率(对着色颜料而言) ,其红外吸收峰不能在大气窗口内;②能与雷达、可见光和近红外等波段的隐身要求兼容。实际上,要找到完全满足以上要求的颜料是有很大困难的。目前用于热隐身涂料配方中的颜料大致分为3 种:金属颜料、着色颜料和半导体颜料。

有较高反射率的金属是热隐身涂料最常用和最重要的颜料种类。可用的有Al 、Zn、Sn、Au、青铜等,实际选用集中于性能优良、价廉易得的Al 。Tschulena 研究了金属颜料粒子尺寸对ε的影响后认为,粒子的直径应在0. 1～100μm 范围内。形状不同,粒子的尺寸范围也不同,鳞片状粒子的直径1～100μm ,最佳厚度0. 1～10μm;小棒状粒子的直径0. 1～10μm ,最佳长度1～100μm;球状粒子的平均直径在0. 1～100μm。对于前两者,直径/ 厚度(或长度) 比越大,降低ε的效果越明显。澳大利亚国防部材料实验室最先做过比较,在涂料配方中,将铝箔片的直径由12μm 增至70μm ,其余参数条件不变,结果ε值明显降低。热红外隐身涂料选用着色颜料主要是为了满足与可见光隐身兼容的要求。大多数着色染料不具备降低ε的作用,仅能要求其不损害涂料的热隐身性能。因此,着色颜料的筛选一直是隐身涂料研究工作的难点之一。

金属氧化物颜料具有较高的红外透明度,对涂料隐身性能不会有影响。而有机颜料由于有复杂的C2N2O 结构,在红外波段有强度吸收,不适宜作为隐身涂料的颜料。无机盐类颜料也有类似的缺陷。但Areson 则认为硫化物颜料更适于作热隐身涂料的颜料。他比较了硫化镉、氧化铁、铬绿和铬黄等 4 种着色颜料的计算机模拟光谱后,认为硫化镉的红外透明性最好,

吸收峰在红外大气窗口之外,在军用绿色涂层中能产生额外的散射,从而能降低涂层的ε值,有希望用于新一代热隐身涂料。氧化铁稍优于铬绿,铬黄则最差,即使它在涂料中的体积含量小于 1 % ,也会使涂层的ε猛增。金属颜料虽然有良好的红外反射性能,但不利于雷达隐身和可见光隐身伪装,而着色颜料一般难以调低涂料的ε值。

研制兼容性能良好的宽波段隐身涂料一直是研究者奋斗的方向。近年来出现的掺杂半导体颜料系统的研究使这种努力的结果已露端倪。掺杂半导体由金属氧化物(主体) 和掺杂剂(载流子给予体) 两种基本成分构成。理论证明,掺杂半导体的ε值由材料的载流子密度n、载流子迁移率ν和载流子碰撞频率ωt 控制,而n、v 和ωt 可以通过控制掺杂条件加以调整。适当选择n、v 和ωt 等参数,可以使掺杂半导体在红外波段有较低的ε值,而在微波和毫米波段具有较高的吸收率,从而形成红外、雷达一体化材料。掺杂半导体在涂料体系中作为非着色颜料所占的质量分数可为10 %～90 % ,粒子形状通常为细杆状、细片状和扁平状;尺寸为5～100μm ,最常见的掺杂半导体材料是SnO2 和In2O3。

(3) 涂料底层掺入高反射微粒

热侦察探测到的目标热辐射包括经过目标反射的环境热量。显然, 目标表面漫反射的能量分量越高, 热侦察仪器探测到的目标辐射能量越少。涂料底层掺入高反射微粒就可增加底层热红外的漫反射。同时良好的红外反射性能也能降低发射率ε。例如在醇酸树脂中加入硅酸粒子, 或在无机磷酸盐粘合剂中加入粒子或片状铝粉都可有效降低涂料的发射率,提高涂层的漫反射能力,降低目标的发现概率。表 1 中列举了防红外隐身涂料的典型配方[7 ] 。而灰尘和水则能大大提高涂层的吸收率, 所以只有涂层表面清洁、干燥才能保持低发射率。光谱转换技术是采用在3～5μm 和8～14μm 波段发射率低、而在这两个波段外发射率高的涂料,使被保护目标的红外辐射落在大气窗口以外。其根本目的是降低红外探测器探测波段的发射率。具有共轭结构的有机聚合物热红外性能的研究与利用是目前光谱转换类材料研究和利用的基础。

4.2 热抑制技术

4.2.1 静止目标表面温度的控制

对于静止的高温目标主要是采用各种具有吸热、隔热功能的纤维/ 织物来实现热抑制,在需要隐身的目标表面上加一层隔热层即隔热材料(如绝缘帆布等) , 构成热红外隐身伪装遮障。目前,应用最多的热红外隐身遮障是由多层结构构成的。其结构中间是纤维织物,上下都涂有一层红外反射材料(如金属铝、锌等) ,外层涂有可见光吸收材料的半透明聚烯膜。这种隐身遮障对静止物体隐身效果较好。隔热材料用来阻隔装备发出的热量使之难以外传,从而降低装备的红外辐射强度,有微孔结构材料和多层结构材料两类。隔热材料可由泡沫塑料、粉末、镀金属塑料薄膜等组成。薄膜塑料能储存热量,镀金属塑料薄膜能有效反射目标发出的红外辐射。隔热材料的表面还可涂覆各种涂料以达到其他波段的隐身效果。

伪装网和隔热毯是近些年来国内外发展较快的热红外隐身伪装器材,它是以织物为基材,在满足其它功能的条件下,在接近目标表面采用镀有电介质(如C、Al) 的布或网,制成多层的材料。底层的导电布或网能反射目标表面的散热,起到比较好的热红外隐身效果。如瑞典的“巴拉居达”伪装网就是这种结构的典型代表。而且由于其厚度相对较薄、重量轻、可折叠、性能稳定、价格相对便宜、使用方便等诸多优点,对地面各种武器装备、车辆、物资、人员的遮挡相当方便有效。将低发射率的丝、带物以簇状形式附着在常规伪装网上,通过簇状饰物在伪装目标周围产生气流而有效地散热,以达到降温和抑制目标红外信号的目的。该饰物可以拆卸、更换,以便于其颜色以及其它性质随目标所处背景的变化而变化。由这些防护材料遮挡的目标用热红外成像系统在规定距离内,或在一定高度的高空用机载热红外扫描成像系统侦察时,隐身面在热像图上呈现迷彩分割,隐身面与背景图像融合良好,发

现概率不大于50 %。

4.2.2 移动目标表面温度的控制

热红外隐身伪装遮障对静止目标具有较好的隐身伪装效果,但是对于移动目标,这种伪装遮障材料就显得比较厚,而且不易固定在像坦克等车辆上,它们不太适合于移动目标。对于移动目标表面温度的控制只能采用不影响其机动性能的方式来控制,即涂覆型热红外隐身材料。

近年来相变材料在热隐身方面的应用备受瞩目,其隐身伪装方式是利用其在相变温度发生相变时伴随有大量的吸热和放热效应而温度保持不变的特性来实现隐身伪装的目的。当前相变材料的使用方式是将内装有相变材料的胶囊埋置在泡沫状物质中、分散在织物中或是与胶粘剂混合后用在军事目标上,通过吸收目标放出的热量,降低其热红外辐射强度[13 ] 。其埋置在泡沫状物质中、分散在织物中可作为静止目标的热红外隐身伪装材料使用。而对于移动目标则只能与胶粘剂混合后涂覆在目标的表面。为某一具体用途设计红外吸收涂层时,应考虑到相变材料的种类及用量、被伪装目标的温度、目标所处环境的温度、通风量、所需伪装的时间等许多因素。选择符合温度变化需要的相变材料,并按需用量加入这种相变材料胶囊,由此制成的红外吸收涂层的有效温度范围可以满足某一特定环境。例如,烷烃族同系物的熔点与其碳原子的数目有直接关系,随着碳原子数的增加,各烷烃化合物的熔点逐渐升高,其物相也发生变化。将其独立封装成胶囊,每种同系物在接近其各自熔点时吸热最有效。费逸伟等将中空微珠添加到热红外隐身伪装涂料进行研究,发现中空微珠是一种性能优良的热红外伪装涂料用填料,它不会影响涂料的常规使用性能,不会增加涂料的表面发射率,具有明显的消光作用,而且降温效果显著,添加了中空微珠的灰色涂层比单纯的灰色涂层温度降低约9～11 ℃。

为降低目标表面的温度变化范围,采用大热惯量材料是人们首选的办法。主要利用材料的热容量较大、热导率较低,使目标的温度特征不易暴露,利用这种材料较易模拟背景的光谱反射特性,达到伪装效果。但是对于有源热源而言,随着其不停工作产生的热量不易散发,在这种遮障条件下,目标容易积累热量超出设备工作温区而不能正常运行。热电材料是一种将“热”和“电”直接转换的功能材料。其工作原理是固体在不同温度下具有不同的电子(或空穴) 激发特征,当热电材料两端存在温差时,材料两端电子或空穴激发数量的差异将形成电势差(电压) 。高的热电转换效率要求热电材料具有高的电导率和低的热导率。高的电导率使得材料的表面发射率比较低,低的热导率则使得目标的温度特征不易暴露,同时其“热”和“电”的直接转换功能,能将目标发散的热量转换为电能而减缓热量的积累,还能为设备提供一定的电能。用热电材料制造的热电转换装置具有:无运动部件、无污染、无噪声、无磨损、免维护、对形状大小和使用条件的限制小、适用面广等突出优点。由此可见其作为热红外隐身伪装材料具有极大的应用前景。

5热红外隐身的研究新进展

目前,各国军方在研制方便、有效的热伪装体系方面进行了大量的工作,新颖的构思、巧妙的设计,以及新材料、新体系不断推出：

（1）三色涂料体系,三色涂料以一定形式叠加在军事目标上,利用涂层和孔洞的明暗组合实现目标与背景在红外及可见光区的融合。该三色红外伪装体系利用涂层的叠加与涂层上孔洞形成的明暗组合效应,可以隐藏因暴露在日光下而使其温度高于背景温度的军事目标的可见光和红外图像,以及由于内部内燃机、电力发动机、发电机或传输机产生的热量引起升温的军事目标的可见光和热红外图像,也可用来制作二维或三维的军事假目标和诱饵。

（2）相变材料体系,将相变材料以微胶囊的形式分散在基体中,利用其发生相变时伴随的吸热效应,对目标产生的热量和目标温度加以控制。一般军事目标的温度均高于背景温度,在热像仪中显示出显著的热特征,因此除了使用低发射率涂料外,降低目标的表面温度是一个迫切而又棘手的问题。相变材料在发生物相转变时,伴随吸热、放热效应而引起温度变化,利用

其这种特性可以从温度上对目标的热辐射能量加以控制,因此,近年来相变材料在热隐身方面的应用倍受瞩目。该相变材料体系通过将内装相变物质的胶囊埋置在泡沫状物质中、分散在织物中、或是与胶粘剂混合后用在军事目标上,通过吸收目标放出的热量,降低其热红外辐射强度。

（3）簇饰物伪装体系,选用低发射率的聚合物薄层材料做成叶簇状饰物附在常规伪装网上,在移动目标的周围产生空气流,从而达到散热和抑制目标红外辐射的目的。这种伪装体系是对原红外伪装网的改进和提高,克服了以往伪装网在实用性、耐久性、温度P红外信号方面存在的问题。将低发射率的丝、带物以簇状形式附着常规伪装网上,通过簇饰物在伪装目标周围产生气流而有效地散热,达到降温和抑制目标红外信号的目的。该饰物可以拆卸、更换,以便于其颜色以及其它性质随目标所处背景的变化而变化。

6结语

随着红外探测技术的发展,探测的精度和距离越来越大,国内外都在积极开展红外隐身伪装技术的研究。在近红外波段,国内的伪装隐身技术,特别是在伪装遮障方面已接近和达到国际先进水平。在热红外波段,国内外主要都是采用隔热材料和一定的冷却结构来降低目标的表面温度,取得的效果有限。可见热电材料,特别是热电薄膜的发展和使用,可能会更好地降低目标表面温度,起到隐身伪装的作用。同时,随着战场侦察手段的多样化,发展多频谱隐身伪装材料是今后的主要方向。

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热红外隐身技术

人体热红外隐身技术摘要：通过人体红外辐射特征的理论分析，结合热像仪探测原理及热红外隐身机理，探讨了实现人体热红外隐身的技术途径。研究表明，人体红外隐身应主要控制8～14 μm 波段的红外辐射能量，降低服用柔性材料红外发射率及应用温控纤维/织物柔性材料，是实现人体热红外隐身的重要技术途径。本文通过阅读大量文献，从理论分析与实践的角度分析了热红外隐身的原理及实现的途径，以及现价段的研究状况。最后描述了今后热红外隐身的发展方向。关键词：人体；热红外；隐身技术；相变材料; 伪装网; 涂层； 1 引言热红外隐身技术是指对目标 3～5 μm 及8～14 μm 红外波段特征信号进行伪装、减缩和控制，以降低中远红外侦察装备对目标的探测和识别能力[1～3]。提高单兵行动的隐蔽性和突防性，是现代高技术战争呈现的一大特点，随着先进的侦察探测技术如热像仪的出现，单兵的生存力和战斗力受到严重威胁，热成像技术在军事领域的快速渗透,使各种军事目标的生存也受到严重威胁,为此,以降低和消弱敌方热红外探测设备效能为目的的热红外伪装技术受到各国军方的广泛关注。热红外隐身服的研究方向目前主要有（1）冷却目标；（2）改变目标的辐射性能；（3）采取条状覆盖层“混杂”辐射法；（4）应用防红外涂层。国外开展对人体热红外隐身的研究起始于上世纪 90 年代初，美国1994 年开始实施“单兵热成像防护”的专门计划，发展能迷惑热探测器的隐身作战服，目前其研究水平处于领先地位。目前国外可见光/近红外迷彩服用材料研究及应用技术较为成熟，因此热红外隐身服已发展成为单兵隐身的研究重点。美、英、法、德、俄等国，在其各自的21 世纪单兵综合作战系统计划中，均将单兵热红外隐身技术列为研究重点，并已陆续试装具有防热红外侦察仪器探测性能的隐身服用材料，国内在该方面的研究则刚刚起步。本文在查阅大量文献的基础上, 通过人体热红外隐身原理及热像仪探测机理的分析，结合部分探索性试验，探讨适宜的人体热红外隐身技术途径。并针对目前热红外伪装技术的不足以及今后的发展方向,介绍三种新机理型热红外伪装体系。 2 人体红外辐射特征分析人体自身是一个红外辐射源。皮肤的红外发射率很高，接近黑体，并且与种族、肤色和个性无关，如表1所示。人体裸露皮肤温度通常为32℃～33℃。若将人体看作黑体，并假设其红外辐射面积0.6m2，可通过斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩定律等红外辐射理论计算出有关人体红外辐射特征数据，如表2 所示。表1 人体的红外辐射特征波段范围/μm ＜5 5～9 9～16 ＞16 在总辐射能量中的分量/% 1 20 38 41 表2 人体红外外辐射特征值人体总辐出度 490.66W?m－2 光谱辐出度峰值 33.96W?m－2?μm－1 平均辐射强度 93.76W?sr－1 峰值波长 9.5 μm 3～5 μm 波段的辐出度 6.87W?m－2，占总能量的1.4% 8～14 μm 波段的辐出度 184.49W?m－2，占总能量的37.6% 表观温差是热像仪探测和识别目标的主要依据[9]。夏季环境下，某些目标与背景的温差值如表3 所示。表3 典型目标夏季野外平均温差值

隐身技术的发展及应用

隐身技术的发展及应用摘要：介绍隐身技术带来了军事装备的变革，并探讨有源和无源隐身原理，并重点介绍了无源隐身中利用理想对消特性、频率差将破坏相干性、相位差的影响、幅度差的影响，以规避雷达对目标的检测。接着分析了隐身技术的现状及其原理，分别从可见光隐身技术、声波隐身技术、雷达隐身技术、激光隐身技术及红外辐射隐身技术方面介绍了当前所采用隐身技术的原理、方法及其应用。通过采用可见光、红外及激光隐身兼容技术，更好的达到隐身的效果，即可得隐身兼容技术才是隐身技术的发展方向。隐身技术迅猛发展，新的隐身方法和技术应运而生。仿生技术、等离子体隐身技术、“微波传播指示”技术及智能隐身技术丰富和扩展了隐身技术的领域。在新的隐身方法中，重点介绍了等离子体隐身技术这一典型事例，通过介绍其原理、方法，以及在军事装备上的应用，以便我们把握这一隐身技术的发展方向。隐身材料的开发和利用一直是隐身技术发展的重要内容，是飞机等隐身兵器实现隐身的基石，接下来介绍了正在研制开发的新型隐身材料：宽频带吸波剂、高分子隐身材料、纳米隐身材料、手征材料、结构吸波材料及智能隐身材料。新的隐形材料的研制，必将推动隐身技术迈向新的台阶。隐身技术与反隐身技术的发展，是相互制约、相互促进的，无论哪一方有新的突破，都将引起另一方的重大变革。最后，我们探讨了当今反隐身技术的发展，以及探讨反隐身技术的方法：采用长波低频雷达探测技术、采用激光雷达探测技术、采用光电探测技术、采用数据融合技术、采用自动化和智能化技术。希望隐身技术和反隐身技术，这对矛和盾，能够加快我国的武器装备现代化的进程。关键词：有效散射截面积（RCS）无源及无源隐身技术等离子体技术

红外热像检测技术综述

作业一红外热像检测技术综述院（系）名称机械工程及自动化学院科目现代无损检测技术学生姓名X X 学号XXXXXXXX 2016 年1X 月1X 日

红外热像检测技术综述 XXXX XXXX 目录 1 红外热像检测技术的原理介绍 (1) 2 红外热像检测技术的应用 (2) 2.1材料的内部制造缺陷的红外热像检测 (2) 2.3结构内部损伤及材料强度的检测 (3) 2.4在建筑节能检测中的应用 (3) 2.5建筑外外墙面饰面层粘贴质的检测 (4) 2.6在建筑物渗漏检测中的应用[13] (4) 3 红外热像检测技术国内外发展现状 (5) 3.1红外热像检测技术国外发展现状 (5) 3.2红外热像检测技术国内发展现状 (7) 4 参考文献 (10) I

1 红外热像检测技术的原理介绍红外热成像检测技术采用主动式控制加热激发被检物内部缺陷，通过快速热图像采集和基于热波理论图像处理技术实现缺陷检测。它通过光学机械扫描系统，将物体发出的红外线辐射汇聚在红外探测器上，形成红外热图像，由此来分辨被测物体的表面温度。该技术具有检测速度快、非接触、范围广、精度高、易于实现自动化和实时观测等诸多优点，适合于裂缝、分层、积水、冲击损伤等问题的诊断。红外线和可见光及无线电波一样是一种电磁波，红外线的波长比可见光长，比无线波短，为0.78~1000m μ，可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度，都会因为分子的东{转和振动而发出“辐射能量”，红外辐射是其中一种。如果把物体看成是黑体，吸收所有的人射能量，则根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律，在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为: ()40 ,M M T d T λλσ∞==? (1.1) 式中:()()152121,exp 1c M T c W m m T λλμλ---??????=-???? ?????? ??? 为黑体的光谱辐射度;1c ，2c 为辐射常数，8241 3.741810c W m m μ-=???，42=1.438810c m K μ??，σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，8245.6710W m K σ---=???，实际的大部分人工或天然材料都是灰体而不是黑体材料，与黑体不同，灰体材料的发射率1ε≠，灰体表面能反射一部分入射的长波()>3m λμ辐射，因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成，用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和ap M ，但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体，将ap M 称为表观辐射度，为便于理解，一般将其转换为人们较熟悉的温度单位，称为表观温度ap T ，即: ()()()()04,,ap t l ap ap M M T M T d T λελλρλλλσ=+=? (1.2) 上述的表观温度ap T ，即为红外探测器测量所得温度。在无损检测中测量距离一般较近，可以忽瞬大气的影响，故被测物体的表面发射率。的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。

红外探测技术及红外探测器发展现状

红外探测技术及红外探测器发展现状中国安防行业网2014/7/25 14:10:00 关键字：红外,探测技术,发展现状浏览量：6731 一、技术现状红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟，甚至可以分析物质的分子组成；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。只有近红外，由于其强度小，穿透力一般，故长期以来没有引起重视，只是近些年来才成为研究热点，因为用近红外技术可以做某些成分的定量检测，最关键的是还不必破坏试样。（一）技术优势红外技术有四大优点：环境适应性好，在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光；隐蔽性好，不易被干扰；由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；红外系统的体积小，重量轻，功耗低。（二）制约因素目标的光谱特性；探测系统的性能；目标和探测口之间的环境和距离——这三大因素是红外技术发展过程中需要解决的主要问题。例如：为充分利用大气窗口，探测器光谱响应从短波红外扩展到长波红外，实现了对室温目标的探测；探测器从单元发展到多元，从多元发展到焦平面，上了两大台阶，相应的系统实现了从点源探测到目标热成象的飞跃；系统从单波段向多波段发展；发展了种类繁多的探测器，为系统应用提供了充分的选择余地。（三）国内领先技术红外探测器芯片一直受制于西方政府和供应商。为打破国外技术垄断，2012年4月，高德红外用2.4亿元超募资金实施“红外焦平面探测器产业化项目”。2014年2月25日，高德红外公告，公司“基于非晶硅的非制冷红外探测器”项目成果已获湖北省科技厅鉴定通

红外热成像技术应用与发展

红外热成像摄象机在智能视频监控中的应用与发展一、引言 1672年，牛顿使用分光棱镜把太阳光（白光）分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光，证实了太阳光（白光）是由各种颜色的光复合而成。1800年，英国物理学家 F. W. 赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，偶然发现放在光带红光外的一支温度计，比其他色光温度的指示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布:太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。这种红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78～1000μm的电磁波。其中波长为0.78 ～1.5μm 的部分称为近红外，波长为1.5 ～10μm的部分称为中红外，波长为10～1000μm的部分称为远红外线。而波长为2.0 ～1000μm的部分，也称为热红外线。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。这种红外线辐射是，基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量。分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大;反之，辐射的能量愈小。在自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热图像和可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布的图像。或者可以说，它是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，而是变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温，并可进行智能分析判断。众所周知，海湾战争已成为展示高科技武器使用先进技术的平台。在这些新科技中，红外热成像技术就是其中最为闪亮的高科技技术之一。红外热成像技术(Infrared thermal imaging technology)是利用各种探测器来接收物体发出的红外辐射，再进行光电信息处理，最后以数字、信号、图像等方式显示出来，并加以利用的探知、观察和研究各种物体的一门综合性技术。它涉及光学系统设计、器件物理、材料制备、微机械加工、信号处理与显示、封装与组装等一系列专门技术。该技术除主要应用在黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标，探测伪装

红外技术的发展现状与发展趋势

红外技术的发展现状与发展趋势第一部分红外技术的发展及主要应用领域红外技术的发展 1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射，从那时起，人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中，以下事件具有重要意义：上世纪70年代，热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。上世纪末以焦面阵列（FPA）为代表的红外器件被成功地应用。红外技术的核心是红外探测器。红外探测器单元红外探测器：如InSb（锑化铟）、HgCdTe（碲镉汞）、非本征硅，以及热电等探测器。线列：以60元、120元、180元和256元等，可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列：如211所的研制生产的4x288。凝视型焦平面阵列(IRFPA)：致冷型256x256、320x240、384x288，更大规模的如640x512，1024×1024和1280×720 元阵列也已有了；非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中，384x288、640x480也已开始应用。红外探测器按其特点可分为四代：第一代（1970s－80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像；第二代（1990s－2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面；第三代：凝视型焦平面；第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计，根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。非制冷焦平面阵列探测器的发展，其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域，真正实现了小型化、低价格和高可靠性，成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术许可，在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制，如大家遇到的帧频限制。

红外隐身原理及其应用技术

课程（论文）题目：红外隐身原理及其应用技术内容： 1 背景光电隐身技术可分为可见光隐身、红外隐身和激光隐身三大类。光电隐身起源于可见光隐身，成熟于红外隐身，发展于激光隐身。而现代红外隐身技术经历了探索时期(2 0世纪60年代以前)、技术全面发展时期(20世纪60～70 年代)和应用时期(20世纪80年代至今)。红外隐身技术于20世纪70年代末基本完成了基础研究和先期开发工作，并取得了突破性进展，已由基础理论研究阶段进入实用阶段。从20世纪80年代开始，国外陆海空三军研制的新式武器已经广泛采用了红外隐身技术。红外隐身技术通过降低或改变目标的红外辐射特征，实现对目标的低可探测性。这可通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，使红外探测设备难以探测到目标。 2 红外隐身原理概述从红外物理学可知, 物体红外辐射能量由斯蒂芬-玻耳兹曼定律决定：式中W——物体的总辐射出射度; σ——玻耳兹曼常数； ε——物体的发射率； T——物体的绝对温度。温度相同的物体，由于发射率的不同，在红外探测器上会显示出不同的红外图像。鉴于一般军事目标的辐射都强于背景，所以采用低发射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面，为降低目标表面的温度，红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减小目标的被探测概率。红外侦察系统能探测目标的最大距离R为：式中J——目标的辐射强度； ——大气透过率； N A——光学系统的数值孔径； ——探测器的探测率； ω——瞬时视场； ——系统带宽； ——信号电平； ——噪声电平。红外隐身的主要目的是减少公式中第一项的各项取值,也就是说,目标的红外隐身应包括三方面内容,一是改变目标的红外辐射特性,即改变目标表面的发射率;二是降低目标的红外辐射强度,即通常所说的热抑制技术;三是调节红外辐射的传播途径(包括光谱转换技术)。改变目标红外辐射特性采用的技术 (1) 改变红外辐射波段改变红外辐射波段,一是使目标的红外辐射波段处于红外探测器的响

影响红外热成像法检测结果的几个因素

影响红外热成像检测结果的几个因素： 1红外热成像设备的性能； 1.1距离：由于判别饰面层的脱粘空鼓状况，至少需要识别5mm的大小范围，所以要根据仪器的具体指标来计算仪器的最大检测距离。而不能理解在规范中的10~50m范围内就行。 1.2视角镜头的视角越小，在相同距离下，在红外热像仪中的显示越大，物体的细节越清晰；换一种方式来说，如果显示大小相同，那么镜头度数越小，检测距离就可以越大、 1.3精度：红外热像仪图像的温度分辨率要求较高，测温的精度及准确度并非十分的重要。满足在建筑领域应用时，温度分辨率小于0.1。c的要求。因为分析图片时，温度分辨率越高，分析的图片越精细； 2被检测外墙的这种干扰因素； 2.1构造不同：不同的构造会出现不同类型的干扰，在红外图片分析中，剔除干扰，找到真正的异常区是非常重要的。构造干扰，往往呈现出一种规则的图像，比如梁、柱呈现出规则的低温； 2.2外墙面是否干净，是否平整，又没有色差；外墙的污渍以及色差呈现出来的干扰是不规则的，这要根据肉眼观察、数码相片、以及复查时加以确认； 2.3施工干扰：施工中的脚手眼、外架的附墙等。这类干扰，一般在图片中分布的较为规则。这需要检测者有现场施工的经验，发现此类问题时检测人员可以询问委托方核实。必要时委托方出具业主、监理和施工单位三方签字的书面证明； 2.4环境干扰：检测中太阳照射在建筑物上投射的阴影，以及周边建筑物的辐射干扰。此类干扰要求检测人员要在检测前，对各种环境干扰要有一个大致的判断，这样在图片分析时，才能剔除此类干扰。 2.5实例红外照片 6F

6F 初看红外图片，可以发现规则的方形高温区，现场查看结构图，发现高温区为填充墙，低温区为剪力墙，所以正常，此异常为构造不同造成的异常；再细看红外图片，可看见在左边的最高的两层填充墙上出现了方形的高温区。当时判断，如果是空鼓不可能如此规则，到现场进行复测发现，在上述部位施工单位涂刷了一层胶质防水材料。 3检测时的气候条件； 3.1温度：红外辐射在被探测器接收之前，必然要经过大气、成像系统等介质，造成红外损失。根据史蒂夫——波尔兹曼定律，黑体的全辐射率和黑体热力学温度的四次方成正比。所以温度越高，物体发射的红外线就越强。因而在一定范围内，高温跟有利于红外检测； 3.2日照：检测墙面的最佳时间段的选取，目的是为了突出外墙饰面层脱粘空鼓部位与正常部位的温差，一般是选择立面受日照量最大的时刻； 3.3湿度：当大气湿度大于85％的情况下，由于水气密度增加，水汽对红外辐射吸收的增大缘故，大气对目标物体辐射的衰减急剧加大，因此，在雾天、雨天，不适宜进行红外检测； 3.4风速：检测气候条件应为晴好的天气，且室外平均风速不大于5m/s； 3.5实例天气影响对红外图片的对比分析实例图A

红外热像技术基础知识介绍

诱发企业安全事故的因素有众多，其Array中电气安全事故是当今企业的一个带有普遍性的安全隐患，对用电系统的检查是每一个企业安全风险评估必不可少的一项内容。通常我们使用红外热像技术进行检测，能有效地对电气设备进行预防性维护及评估。一、什么是红外热像技术？红外辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域，因此人的肉眼无法看见。德国天文学家Sir William Herschel，Herschel让太阳光穿过一个棱镜并在各种颜色处放置温度计，利用灵敏的水银温度计测量每种颜色的温度，结果发现了红外辐射。Herschel发现，当越过红色光线进入他称为“暗红热”区域时，温度便会升高。红外热成像技术是被动接收物体发出的红外辐射，其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体，均会发出不同波长的电磁辐射，物体的温度越高，分子或原子的热运动越剧烈，则其中的红外辐射越强。黑颜色或表面颜色较深的物体，辐射系数大，辐射较强；亮颜色或表面颜色较浅的物体，辐射系数小，辐射较弱。红外辐射的波长在0.7μm~1mm之间，所以人眼看不到红外辐射。通过探测物体发出的红外辐射，热成像仪产生一个实时的图像，从而提供一种景物的热图像。并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏，能探测

到小于0.1℃的温差。二、红外热像技术的特点：非接触式测温红外热像传感器无需与物体表面进行接触，即可远距离测温和成像。热分布图像通过将物体表面的温度值进行调色，红外热像技术可以直观地观察物体表面热分布图像。区域测温红外热像测试的是物体表面整个面的温度值，可以同时测试上万个点甚至数十万个点的温度值。三、什么是红外热像仪？通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。人类一直都能够检测到红外辐射。人体皮肤内的神经末梢能够对低达±0.009°C (0.005°F) 的温差作出反应。例如，尽管人类可以凭借动物的热感知能力在黑暗中发现温血猎物，

红外技术应用及发展前景

目录一、摘要 (2) 二、红外技术的起源与发展 (3) 三、红外技术的应用 (4) 1、红外热像仪 (4) 2、红外光谱仪 (4) 3、红外传感器 (5) 四、红外技术的发展前景 (5) 1．红外技术的发展及主要应用领域 (5) 2．红外技术产业的主要领域方向 (6) 五、对红外技术课堂的意见及建议 (7)

摘要红外技术的英文名称是：Infrared Technique。红外技术的内容包含四个主要部分，红外辐射的性质，红外元件、部件的研制、把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械、红外技术在军事上和国民经济中的应用。红外技术发展的先导是红外探测器的发展。60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。红外应用产品种类繁多，应用广泛。红外线自1800年被发现以来，人们对她的研究从来没有停止过，目前已经开发出了众多的应用产品，从医疗、检测、航空到军事等领域，几乎处处都能看到红外的身影。本文选择了红外热像、红外通讯、红外光谱仪、红外传感器等几个比较大的产品领域做介绍。红外技术的发展前景十分的广阔，在军用和民用领域都有着极其广阔的应用。按应用领域可分为：安防领域、消防领域、电力领域、企业制程控制领域、医疗领域、建筑领域、遥感领域等。最后，提出对这门课程的意见及建议。我认为每节课都应有具体的任务，明确的目的和要求，每节课都给学生留有思考的空间。课堂教学的形式是多样的，教学形式是实现教学目的一种手段，是为课堂教学服务的。关键字：红外辐射外探测器红外线

红外隐身技术在军事中的应用

红外隐身技术在军事中的应用摘要：在现代军事中,随着现代军用红外探测和图像处理技术日益发展,其技术的精准性也随着现代军事的发展而更加精确，已成为军事探测和制导武器非常重要的使用手段，从而对军事设施和武器装备的威胁也越来越大。因此红外隐身技术也成为军事战争中提高目标隐身能力和战斗力的重要技术因素。关键词：隐身技术军事上个世纪，红外隐身技术经历了三个发展时期，分别为探索时期、技术全面发展时期和应用时期。80年代开始，红外隐身技术已经在先进国家研制的新型飞机、舰船和坦克装甲车辆等得到了广泛采用。一、红外隐身技术原理通过降低或改变目标的红外辐射特征来实现降低目标的可探测性称之为红外隐身技术。它是通过更改结构的设计和应用红外物理原理来衰减吸收目标红外辐射的能量，从而实现目标的低可探测性。根据斯特藩-玻尔兹曼定律可知，物体辐射红外能量不仅取决于物体温度，还取决于物体的比辐射率。温度相同的物体，引起比辐射率的不同导致探测器上将显示出不同的红外图像。鉴于一般军事目标的辐射都强于背景，所以采用低比辐射率的涂料可显著降低目标的红外辐射能量。另一方面，为降低目标表面温度，热红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力，以使目标表面温度尽可能接近背景温度，从而降低目标和背景的辐射对比度，减小目标的被探测概率。二、红外隐身技术在飞机上的应用 1.发动机喷管采用碳纤维增强的碳复合材料或陶瓷复合材料，喷口安放在机体上方或喷管向上弯曲，利于弹体遮挡红外挡板，在喷口附近安装排气挡板或红外吸收装置，或使飞机采用大角度倾斜的尾翼等遮挡红外辐射；在尾喷管内部表面喷涂低发射率涂料；采用矢量推力二元喷管、S形二元喷管等降低排气温度冷却速度，从而减少排气红外辐射；在燃料中加入添加剂，以抑制和改变喷焰的红外辐射频带，使之处于导弹响应波段之外。 2.采用散热量小的发动机。隐身飞机大多采用涡轮风扇发动机，它与涡轮喷气发动机相比，飞机的平均排气温度降低2000C～2500C，从而使飞机的红外隐身性能得到大大改善。用金属石棉夹层材料对飞机发动机进行隔热，防止发动机热量传给机身。 3.在飞机表面涂覆红外涂料,在涂料中加隔热和抗红外辐射成份，以抑制飞机表面温度和抗红外辐射。采用闭合回路冷却系统，这是在隐身飞机上普遍采用的措施，它能把座舱和机载电子设备等产生的热传给燃油，以减少飞机的红外辐射，或把热在大气中不能充分传热的频率下散发掉。 4.用气溶胶屏蔽发动机尾焰的红外辐射。如将含金属化合物微粒的环氧树脂、聚乙烯树脂等可发泡高分子物质，随气流一起喷出，它们在空气中遇冷便雾化成悬浮泡沫塑料微粒；或将含有易电离的钨、钠、钾、铯等金属粉末喷入发动机尾焰，高温加热形成等离子区；或在飞机尾段受威胁时喷出液态氮，形成环绕尾焰的冷却幕。上述三种方法可有效屏蔽红外辐射，同时还能干扰雷达、激光和可见光侦察设备。 5.降低飞机蒙皮温度。可采用局部冷却或隔热的方法来降低蒙皮温度；也可

红外热成像检测技术的应用和展望

红外热成像检测技术的应用和展望摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势

红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。图1冲红外热成像检测技术的工作原理脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，

近红外光谱分析技术发展和应用现状

摘?要?近红外光谱是目前国际公认的最有应用价值的分析技术之一，它在国民经济中日益发挥着越来越重要的作用。本文主要介绍近5年国内外近红外光谱分析技术的发展及应用现状，并对我国在这一技术方向的研发提出建议。关键词?近红外光谱化学计量学在线分析快速分析现场分析 Abstract Near infrared spectroscopy (NIR) has been recognized as one of the most valu-able application technologies, which is playing more and more important roles in national economy. In this paper, the research and application status of near infrared spectroscopy analytical technology in the past five years both home and abroad are introduced, and the NIR research and development suggestions for our country are proposed in detail. Key words Near infrared spectroscopy Chemometrics On-line analysis Rapid analysis On-site analysis 近红外光谱分析技术发展和应用现状 The research and application status of near infrared spectroscopy analytical technology 引?言? 从1800年英国科学家赫歇耳（W Herschel ）发现近红外光，到1881年英国天文学家阿布尼（W Abney ）和E R Festing 用Hilger 光谱仪拍摄下48个有机液体的近红外吸收光谱（700~1100nm ），发现近红外光谱区（NIR ）的吸收谱带均与含氢基团有关，到1968年美国农业部的工程师K Norris 博士将近红外光谱用于农产品的快速分析，到1974年瑞典化学家S Wold 和美国华盛顿大学的B R Kowalski 教授创建化学计量学学科（Chemometris ），唤醒现代近红外光谱技术这个沉睡的分析“巨人”，到上世纪80年代末光纤在光谱中的应用，推动在线近红外光谱技术的应用和发展，到本世纪之初微机电系统（MEMS ）技术使NIR 仪器越来越小型化，到近些年近红外光谱化学成像（NIR Chemical Imaging ）技术的兴起和应用，现代近红外光谱分析技术走过200余年的发展历程，近红外光谱从光谱中的垃圾箱（因其宽且重叠严重的谱带而无法通过传统方法进行分析应用），发展成为当前很多领域不可或缺的一种分析手段[1~7]。在这200余年尤其是近20年的发展过程中，近红外光谱仪器得到不断改进和完善，针对不同样品类型的测量附件也逐渐完备、化学计量学算法日趋普及，近红外光谱技术在工业（尤其是大型流程工业）应用中的优势逐渐被人们所认识，迅速被应用到实验室快速分析、现场分析以及在线分析中，为企业带来丰厚的效益。更为重要的是，在一些行业近红外光谱技术成为促进技术进步（例如生产工艺的改革）以及提高科学管理（例如保证产品质量）的重要手段之一，已成为现代优化操作和控制系统中的一个重要组成部分。国内外已有较多文献对近红外光谱技术（包括仪器、光谱成像、化学计量学算法与软件、应用等）做详尽的综述[8~13]，本文主要介绍近5年国内外近红外光谱分析技术的发展及应用现状，并对我国在这一技术方向的研发提出建议。 1?国际NIR 技术和应用现状 1.1?技术现状近红外光谱分析技术是由光谱仪、化学计量学软件和校正模型3部分构成的，在线分析系统往往还包括取样与预处理、数据通讯等部分。褚小立1?袁洪福2Chu?Xiaoli 1?Yu?Hongfu 2 （1.石油化工科学研究院?北京?100083；2.北京化工大学?北京?100029） (1.Research Institute of Petroleum Processing, Beijing, 100083; 2.Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100083)

隐身技术现状及发展趋势

隐身技术现状及发展趋势摘要：介绍了隐身技术的重要性以及各种各样的隐身技术的原理及方法，对未来隐身技术的发展做了一些较为深入的探讨和详细大胆的预测，并就隐身技术做出一些总结。一、隐身技术的概述自1989年美国入侵巴拿马时首次使用F2117隐身战斗机后,隐身技术日益引起世界各国军界的高度重视。在海湾战争中，各种隐身兵器的精彩表演,尤其是F2117又一次的不凡战绩，令世界各强国对隐身技术刮目相看。海湾战争后，美、俄等军事强国都加强了对隐身技术的研究，隐身技术因此也获得了长足的发展,被广泛应用于各种武器装备，如隐身战斗机、隐身轰炸机、隐身舰船、隐身导弹等。随着现代科学技术的不断发展，针对飞行器、舰船等作战装备的探测技术日益完善。现在，各个军事强国在本土都有强大的雷达网，空中有预警机，在太空还有战略预警系统。这些系统通过链路构成一张强大的预警网络，对飞机，舰船甚至是导弹的生存都构成了严重的威胁。所以，武器装备的隐身性能已经成为考量整体战斗力的重要指标。具有隐身性的装备，既拥有了在战场上赖以生存的法宝，又使得自己在进攻中处于主动的一方，加大了攻击的突然性。在讲究快速反应的现代战场，隐身技术已经成

为决定战争胜负的关键因素。隐身技术按照战斗平台分，可以分为飞行器隐身，舰船隐身，导弹隐身。按照隐身的方式手段主要为雷达隐身，并辅之以红外、光学和声波隐身，其中雷达隐身是现代隐身技术的重中之重。红外隐身在导弹突防中应用较为广泛。而随着反潜技术的发展，潜艇的声波隐身则是至关重要的一环。二、雷达隐身技术的关键若用一句话概括雷达隐身技术，就是采取各种手段减小装备的雷达散射截面（Radar Cross Section，一下简称RCS）。所谓目标的雷达散射截面RCS，就是定量表征目标散射强弱的物理量。目标的雷达散射截面RCS，越小，雷达接收能量越小，因而使敌方侦察雷达难于对己方目标作出正确的判断，从而达到隐形目的。 RCS不是目标的几何截面积，而是一个与目标产生同等回波的金属圆球的等效截面积，几何截面积、材质和形状对雷达的反射率和反射的方向性都对雷达截面积有影响，所以雷达反射面积可以比几何截面积大，也可以比几何截面积小，就好像在黑夜里手电照射下，一块小镜子可以远比一个蒙面黑衣大汉显眼。作为参照，美国的F-15 的RCS为405 平方米，B-1B 为1.02 平方米，SR-71 为0.014 平方米，F-22 为0.0065 平方米，F-117 为

红外热成像检测技术的应用与展望

红外热成像检测技术的应用与展望无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。 1.红外热成像检测技术的原理红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现

非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。图1冲红外热成像检测技术的工作原理脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，当检测厚度较高的构件时，难以显示缺陷结果。 2.2锁相红外热成像检测技术

红外热成像基本原理概论

红外热成像仪基本原理与发展前景概论光电1201 王知权 120150111 前言红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统（目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统）接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构（焦平面热像仪无此机构）对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。原理红外线是一种电磁波，具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校正，伪色彩描绘等高线和直方进行数学运算、打印等。红外成像系统简介红外技术是一门研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。实际上其波段是指其波长约在0.75μm到1000μm 的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为 0.75-3.0μm；中红外指波长为3.0-20μm；远红外则指波长为20-1000μm。由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的“窗口”区，即1-3μm、3-5μm 和8-13μm可让红外辐射通过。红外探测器是红外技术的核心，它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应来探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互最用所呈现出的电学效应。红外探测器主要分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。其中，光子探测器按原理啊可分为光电导探测器、光伏探测器、光电磁探测器和量子阱探测器。光子探测器的材料有PbS,PbSe,InSb,HgCdTe(MCT),GaAs/InGaAs等，其中HgCdTe和InSb斗需要在低温下才能工作。光子探测器按其工作温度又可分为制

浅谈红外线技术的发展

学院微电子技术前沿讲座题目：红外线技术学院：电子与信息工程学院班级：学号：姓名： 2012年12月23日一，摘要红外技术的英文名称是：Infrared Technique。红外技术的内容包含四个主要部分： 1.红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性--反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。

2.红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。 3.把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。 4.红外技术在军事上和国民经济中的应用。由此可见，红外技术的研究涉及的范围相当广泛，既有目标的红外辐射特性，背景特性，又有红外元、部件及系统；既有材料问题，又有应用问题。自760nm至400μm的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。关键词：红外辐射，电磁波，广泛的用途，红外线。二，红外线的发现红外技术发展的先导是红外探测器的发展。红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家赫歇尔于1800年发现，又称为红外热辐射，他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒介。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)～(2.5-3)μm之间；中红外线，波长为(2.5-3)～(25-40)μm之间；远红外线，波长为(25-40)～l000μm 之间。 1830年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在1940年以前，研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。 19世纪，科学家们使用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质，遵守相同的规律。它们都是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。20世纪初开始，测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。 30年代，首次出现红外光谱代，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。 40年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测