短波红外高光谱成像仪背景辐射特征研究
短波红外高光谱成像仪背景辐射特征研究
作者：王跃明， 祝倩， 王建宇， 庄晓琼， WANG Yue-Ming， ZHU Qian， WANG Jian-Yu，
ZHUANG Xiao-Qiong
作者单位：王跃明,王建宇,WANG Yue-Ming,ZHU Qian,WANG Jian-Yu,ZHUANG Xiao-Qiong(中国科学院上海技术物理研究所,空间主动光电技术与系统实验室,上海200083)， 祝倩,庄晓琼(中国科学
院研究生院,北京,100049)
刊名：
红外与毫米波学报
英文刊名：JOURNAL OF INFRARED AND MILLIMETER WAVES
年，卷(期)：2011,30(3)
参考文献(6条)
1.孙德勇;李云梅;王桥基于实测高光谱的太湖水体悬浮物浓度遥感估算研究[期刊论文]-红外与毫米波学报
2009(02)
2.沈渊婷;倪国强;徐大琦利用Hyperion短波红外高光谱数据勘探天然气的研究[期刊论文]-红外与毫米波学报2008(03)
3.谭克龙;周日平;万余庆地下煤层燃烧的高光谱及高分辨率遥感监测方法[期刊论文]-红外与毫米波学报
2007(05)
4.马艳华;敬忠良;王建宇基于视场分割方式的宽视场高光谱成像系统的辐射匹配技术[期刊论文]-红外与毫米波学报 2008(06)
5.Hugh H Kieffer;Thomas C Stone On-orbit radiometric calibration over time and between spacecraft using the Moon 2003
6.Livermore T R;Crisp D The NASA Orbiting Carbon Observatory Mission 2008
本文链接：https://www.360docs.net/doc/0812633009.html,/Periodical_hwyhmb201103021.aspx
常见高分子红外光谱谱图解析
常见高分子红外光谱谱图解析1. 红外光谱的基本原理 1）红外光谱的产生 能量变化 ν νhc h= = E - E = ?E 1 2 ν ν h ?E = 对于线性谐振子 μ κ π ν c 2 1 = 2）偶极矩的变化 3）分子的振动模式 多原子分子振动 伸缩振动对称伸缩 不对称伸缩 变形振动AX2：剪式面外摇摆、面外扭摆、面内摇摆 AX3：对称变形、反对称变形 . 不同类型分子的振动 线型XY2： 对称伸缩不对称伸缩 弯曲
弯曲型XY2： 不对称伸缩对称伸缩面内弯曲（剪式） 面内摇摆面外摇摆卷曲 平面型XY3： 对称伸缩不对称伸缩面内弯曲 面外弯曲 角锥型XY3： 对称弯曲不对称弯曲
面内摇摆 4）聚合物红外光谱的特点 1、组成吸收带 2、构象吸收带 3、立构规整性吸收带 4、构象规整性吸收带 5、结晶吸收带 2 聚合物的红外谱图 1）聚乙烯 各种类型的聚乙烯红外光谱非常相似。在结晶聚乙烯中，720 cm-1的吸收峰常分裂为双峰。要用红外光谱区别不同类型的聚乙烯，需要用较厚的薄膜测绘红外光谱。这些光谱之间的差别反映了聚乙烯结构与线性—CH2—链之间的差别，主要表现在1000-870㎝-1之间的不饱和基团吸收不同，甲基浓度不同以及在800-700㎝-1之间支化吸收带不同。
低压聚乙烯（热压薄膜） 中压聚乙烯（热压薄膜） 高压聚乙烯（热压薄膜）
2.聚丙烯 无规聚丙烯
等规聚丙烯的红外光谱中，在1250-830 cm－1区域出现一系列尖锐的中等强度吸收带（1165、998、895、840 cm－1）。这些吸收与聚合物的化学结构和晶型无关，只与其分子链的螺旋状排列有关。 3.聚异丁烯 CH3 H2 C C n CH3
红外线测距仪测量原理
红外线测距仪测量原理 测距仪是一种航迹推算仪器，用于测量目标距离，进行航迹推算。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、目镜、测距转钮组成，用来测定目标距离。测距仪是根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测量的仪器。 红外测距仪的分类有激光红外，红外和超声波三种，目前测距仪主要是指的激光红外测距仪，红外测距仪和超声波测距仪由于测量距离有限，测量精度很低目前已经被淘汰。激光红外测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光红外测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 测距仪有测量距离和测量精度，同时又是电子设备，所以品牌的选择非常重要，国际知名品牌的测距仪，在性能上会远优于杂牌的激光红外测距仪。 一．测距仪分类 测距仪从测距基本原理，可以分为以下三类： 1. 激光测距仪 激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300米），望远镜激光测距仪（测量距离500-20000米）。 目前市面上主流的都是激光测距仪，手持式激光测距仪全球前两大品牌是徕卡和博世，右图就是一款主流的手持式激光测距仪。 望远镜激光测距仪，为远距离激光测距仪，目前在户外使用相当广泛，望远镜激光测距仪全球前四大品牌是图雅得、博士能、奥尔法和尼康。四个品牌在产品上各有特点，2013年，美国激光技术杂志公布的数据，2013年全球单品销售冠军是图雅得SP1500，这款测距仪测量精准，反应速度快捷。 2. 超声波测距仪
红外线辐射采暖原理及特点
红外线辐射采暖原理及特点 燃气红外线辐射采暖技术是一种低强度远红外辐射采暖技术，以其均匀舒适的供暖性能、高效节能的运转方式、保护环境和安装方便的优良特性在大空间建筑采暖方面备受青睐。本文对这种技术的原理进行了简要的介绍，同时还分析了这种采暖方式的特性，应结合各小区实际情况进行选择。 标签：红外线辐射采暖原理特点 我国的天然气资源非常丰富，随着国家能源战略的转移和勘探开采技术的不断发展，近年来在我国西部探明并成功开发了一批优质天然气田，现已形成塔里木、柴达木、陕甘宁和川渝4个国家级的天然气田，已经具备了天然气产业发展的基础和条件。据悉，天然气作为一种清洁高效的能源和优质化工原料，在全世界能源结构中所占的比例已达24％，而在我国，目前天然气在能源结构中所占的比例只有2.2％。据中国石油天然气集团公司副总经理郑虎在2000中国国际石油天然气会议新闻发布会上透露，我国已将天然气开发和利用作为21世纪初能源结构优化和石油工业产业升级的重点，争取用十年左右的时间，使天然气在中国能源消费结构中的比重由目前的2.2％提高到8％左右，随着新疆塔里木全国最大的天然气田的诞生及西气东输工程的实施，连同开发海上石油天然气和利用国外天然气在内，到2010年将有望实现这个目标。勿庸置疑，在国家大力发展天然气工业的形势下，天然气作为清洁能源在工業生产和国民生活的能源消费中所占比例将越来越大。在这种情况下，如何响应国家政策，更好地推广天然气在暖通空调业的应用的问题，是摆在业内人士尤其是暖通空调设备制造厂家、销售商家和设计人员面前的一个课题。 一、红外线辐射采暖原理 燃气红外线辐射采暖系统由一个或多个独立的真空系统组成。每个真空系统包括一台真空泵、控制系统、一定数量的发生器和热交换器。系统的热交换器由100mm直径的钢管连接而成的管路及覆盖在其上方的高效铝合金反射板构成，如图1所示。
红外光谱分析概述
红外光谱分析概述（上） 1．红外光谱 红外光谱是反映红外辐射强度或其他与之相关性质随波长（波数）变化的谱图。目前，它是一种被广泛应用于研究表征物质的化学组成，在分子层次上的结构及分子间相互作用的有力手段。红外射线发现于1800年，在用普通温度计测量可见光谱的温度效应时，在红光一端的外侧观察到有较强的热效应。后来，实验证实了这是由一种肉眼看不见、波长比红光更长的电磁辐射所造成的，这种电磁辐射被称为红外光。通常将红外辐射的波长范围定为0.8～1000微米，并可粗略地分为三个波段：（1）近红外的波段为0.8～2.5微米，波数为12500～4000厘米-1；（2）中红外的波段为2.5～25微米，波数为4000～400厘米-1；（3）远红外的波段为25～1000微米，波数为400～10厘米，目前，实验上已能测定到2500微米，波数为4厘米-1。相应地有近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱。 红外光谱的形式虽然多种多样，从本质上可分为发射光谱和吸收光谱两大类。物体的红外发射光谱是指样品在通过受激或自发辐射的条件下，所发射的红外光的强度随波长(波数)变化的光谱图，红外发射光谱主要决定于物体的温度和化学组成。吸收光谱是指样品对红外辐射的吸收能力随波长(波数)变化的光谱图，在实验上，使红外光与样品发生相互作用，测定红外光与物质相互作用前后光强的变化与波长(波数)之间的关系, 称红外吸收光谱。 2．分子的振动和转动光谱 对于分子体系而言，其振动和转动是量子化的，其能级差所对应的光子的波长落在红外光范围，因此是红外光谱(拉曼光谱)的主要研究对象。研究指出，红外光谱的研究范围不仅仅局限于分子的振动、转动跃迁，某些特殊体系的电子能级跃迁亦可能落在红外光谱波段范围内，例如，超大规模共轭体系的电子跃迁、某些稀土离子的f-f能级跃迁等等。不过目前绝大多数的红外光谱研究工作仍集中于分子的振动能级跃迁上，以最简单的双原子为例，其振动吸收Eν可近似地表示为： 式中h为普朗克常数；ν为振动量子数（取正整数）；n0为简谐振动频率。当ν=0时，分子的能量最低，称为基态。处于基态的分子受到频率为n0的红外射线照射时，分子吸收了能量为n0的光量子，跃迁到第一激发态，得到频率为n0的红外吸收带, 它称为分子振动的基频。反之，处于该激发态的分子也可发射频率为n0的红外射线而恢复到基态。n0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数κ： κ决定于原子的核间距离、原子的特性和化学键及键级等。 在多原子分子体系中，各原子在平衡位置附近作相对运动。这些振动方式可以被分解为各种简正振动的线性组合，所谓简正振动就是指分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简揩振动。含N个原子的非线分子有3N-6个简正振动方式；线性分子有3N－5种简正振动方式。 对于分子的转动而言，往往可以假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为： 红外光谱分析概述（中）
近红外光谱分析及其应用简介
近红外光谱分析及其应用简介 1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位 近红外光谱分析是将近红外谱区（800-2500nm）的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术，主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时，通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数（用标准或认可的参比方法测得的），采用化学计量学技术加以关联，建立待测量的校正模型；然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型，来快速预测样品待测量。 近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用，随着化学计量学与计算机技术的发展，80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视，该项技术逐渐成熟，90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列，作为一种独立的分析方法；2000年PITTCON 会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法，这种分析方法已经成为ICC（International Association for Cereal Science and Technology国际谷物科技协会）、AOAC(American Association of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、AACC（American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会）等行业协会的标准；各发达国家药典如USP(United States Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法；我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，上世纪70年代开始，进行了近红外光谱分析的基础与应用研究，到了90年代，石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术，但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光
分光辐射计原理与应用
分光辐射计的基础与原理 分光光度法：测定物体反射的光谱功率分布或物体本身的反射光度特性，然后根据光谱测量数据可计算出物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。 分光光度法是测试物体色彩最精确方法，广泛用于科研与校正的颜色测试中。这种方法又可分为两种类型：光谱扫描；同时探测全波段光谱。 (1)光谱扫描法：利用分光色散系统对被测光谱进行机械扫描，逐点测出各个波长对应的辐 射能量，由此达到光谱功率分布的测量。特点：精度很高，但测量速度较慢。(2) 同时探测全波段光谱法： (a) 多光路探测技术：多光路同时性只在红外波段实现，在可见光区只能部分实现。（比较少用）(b) 多通道探测技术：即平行探测法。优点：快速、高效，大大降低对测量对象和照明光源的时间稳定性要求，应用快速存取和分组处理，在时间分辨和光谱分辨两者之间实现有益的兼顾。目前，国际上作为产品真正用于自动配色的颜色测量系统都是采用多通道技术。Jeti 解决方案 Jeti 致力于提供经济、易用的 光谱仪设备。Jeti 实际上使用同时探测全波段光谱法进行测试的，为客户提供快速，准确的光谱与亮度色度分析。右图是其设备内部结构图，内部集成一个光纤光谱仪。光线通过镜头耦合到光 纤里，通过光纤传输到光谱仪，探测器对光进行光谱分析，最后把数据传输到电脑里面得到光谱、亮度与色度的各项参数。 光谱扫描法
分光辐射计用途 由于分光辐射计的高精度，高可重复性，高灵活性，可用于以下领域： 同色异谱，分光辐射计的光谱检测能有效发挥其光谱 辐射的优异性能。 设备具有1.8°的视角。因为CIE1931规定的配色函 数规定2°~4°。软件MoDiCal允许使用 10°的配色函数规范，基于CIE 170-1:2006以及 Schanda/ Csuty (2008)修正案，这些都可在测试中实现。 电影院投影的检测与校正：电影院环境不一样，如屏 幕反射率，安全灯光等影响。使用Jeti specbos系列 产品能准确检测出投影屏幕的色彩，可根据结果对投 影进行校正。对于3D显示投影，specbos也能使用。 可见光光谱辐射计。 内含易于使用的全套辐射计、质量控制应用的比色分析和取样选择的软件。
近红外光谱技术在药物分析中的应用
近红外光谱技术在药物分析中的应用 1·前言 近红外光谱分析技术是分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 近红外（NIR）谱区是人类认识最早的非可见光谱区，波长范围在0.75—2.5 m之间，用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂，谱峰重叠，信号弱，在分析上难以应用，长期以来没有受到人们的重视。近十多年来，随着近红外仪器的改良，新的光谱理论和光度分析方法的建立，特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展，使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术，并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点，在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 关于近红外光谱技术在制药行业中应用的文献报道越来越多，显示了近红外光谱技术在制药领域中越来越受到人们的重视。近红外光谱分析具有的快速实时、操作简单、无损伤测定、不受样品状态影响的特点很符合药物分析的要求。因此，在制药业中原料药的分析、药物制剂中水分、有效成分的分析、药物生产品质的过程控制等方面近红外光谱技术得到了十分广泛的应用。 2·光谱介绍 近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波，根据ASTM（美国试验和材料检测协会）定义是指波长在780～2526nm范围内的电
磁波，习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。 近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱，主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团X－H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收，其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机物含有不同的基团，不同的基团有不同的能级，不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别，且吸收系数小，发热少，因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时，频率相同的光线和基团将发生共振现象，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子；而近红外光的频率和样品的振动频率不相同，该频率的红外光就不会被吸收。因此，选用连续改变频率的近红外光照射某样品时，由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收，通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度，就可以确定该组分的含量。 3·近红外光谱技术在制药业中的应用 3·1 原料和活性组分的测定 药物加工过程中第一步就是原料的鉴定，其质量的好坏直接决定后续加工过程的成败于否，而同一类型的原料中多变因素主要是湿度和颗粒大小，近红外光谱在湿度测定中的灵敏度及其适于固体表面的表征的特性，使他能够很快地得到样品的湿度和颗粒大小的信息，然
红外线体温仪测量标准(优选材料)
铜梁区中医院红外线测温仪相关规范 护理部2016.6 一、红外线测温仪适用范围 1.不用于新入院患者、发热患者、严密监测体温的患者和体温波动较明显的患者。 2.无特殊的患者可用红外线测温仪，但需定期校准。至少每月校准一次，必要时随时校准，请将校准结果记录在科室《设备仪器交接、使用管理登记本》中“备注栏”内，。 3.如红外线测温仪测出的发热患者须用传统体温计进行复核。 二、红外线测温仪校准方法 为了得到稳定而可靠的测量数据，在使用前和使用中须定期按以下步骤进行检查： 1.使用传统体温计对某人进行测量，假设得到的是37.5℃。 2.使用本产品对同一个人测量，保持仪器和额头之间的距离 1~3cm（注意要移开任何可能影响测量的障碍物，如头发，汗液等），如果测量到的同样的温度37.5℃，则说明该测温仪设置正常且可以使用。 3.如果得到的读数出现偏差，则需要校准后再使用。（校准 操作方法参照产品说明书进行。） 4.红外线测温仪校准正确后再次与传统体温计进行对比检查。 三、测温注意事项 1.测量体温时将体温计对准前额正中（眉心上方）并保持垂 直，距离1~3厘米，按下开机/测量按键，温度立刻显示。建议每次测三次左右，以显示最多的一组数据为准。为了确保测量
的准确性，连续测量5次后请至少等待30秒。 2.测量前，确保没有头发、汗水、化妆品或帽子等覆盖。 3.当体温计从与待测环境温度差异较大的地方取出使用时， 应将温度计在新的环境下放置30分钟后再测量。当被测人来自与测量环境温度差异较大的地方，应至少在测试环境中停留5分钟以上。 4.发烧病人额头冷敷、以及采取其他降温措施后会使测量数 据偏低，应避免在这种情况下测量。被测人周围的环境温度要稳定，不能在风扇、空调的出风口等气流较大的地方测试。不能在阳光强烈的地方使用本体温计。本体温计只能在5~45℃之间使用。 5.如果因某种原因致额头温度偏低，可以尝试对准耳后测量。 四、红外线测温仪保养 1.红外探测头部分是产品最精密的部分，请勿用手指或者其 他物品触摸或者顶压，必须小心保护，否则会影响测量值的准确性。 2.请用酒精布或者70%-75%的酒精沾湿的棉布来清洁体温 计外壳，不要让液体进入体温计内部。绝对不要用具侵蚀性的清洁剂、稀释剂或汽油来清洁，更不要将本产品浸在水里或者其他液体里面。 3.小心保护LCD（液晶显示屏）的表面。 4.当发现红外探测器脏污时，请用棉签沾95%的无水酒精擦 拭（不得用其他试剂擦拭）。 5.将体温计放于干燥的地方，避免灰尘、污染和直接的日照。 五、如部分红外线测温仪产品说明书上的使用、校准等方法与以上内容存在差异，请按相关产品说明书上执行。
紫外辐照计的介绍
紫外辐照计的介绍 紫外辐照计，顾名思义测量紫外线的仪器。由于紫外线用途不同，波长也就不同，所以不同的波长需要不同的探头接收器。 紫外辐射的波长范围约10~400nm的光辐射，其中10~200nm的真空紫外波段被大气吸收，对人类没有影响。有影响的主要是200~400nm的紫外辐射。林上这款LS125紫外辐照计的主机，可支持7种紫外线测试探头，能智能判断出探头的型号。探头采用的是数字探头，不仅小还能实时监控数据变化。插拔式的设计（卡扣式）测量的数据在LCD 上“保持”，并可可保存9组测量数据。 紫外辐照计提供了7种探头，不同探头应用领域不一样： （1）P254探头响应的光谱是：230nm-280nm;λp = 254nm 大功率杀菌灯强度检测，又称为短波灭菌紫外线。用于疾控中心，医院，食药局。 （2）P254-WP防水探头响应的光谱是：230nm-280nm;λp = 254nm 防水深度1米，可用于污水处理杀菌灯强度检测。 （3）P297探头响应的光谱是：280nm-320nm;适用于297nm,308nm,311nm等波长的UVB 光源强度检测。一般作为理疗灯应用在皮肤病治疗方面。 （4）P365L探头响应的光谱是：260nm-400nm;λp =365nm 通用于UVA光源强度检测，小量程。适用于紫外老化实验箱检测等。 （5）P420L探头响应的光谱是：340nm-420nm;λp= 395nm 通用UVA+UVV光源强度检测，小量程。用于LED功率检测。 （6）E365探头响应的光谱是：320nm-400nm;λp =365nm 可测功率跟能量，大量程。如高压汞灯固化检测，光刻曝光等。
红外辐射测量系统内外标定技术
红外辐射测量系统内外标定技术 王建军，黄晨，高昕，李舰艇 (北京跟踪与通信技术研究所， 北京100094)摘要:为确保辐射测量精度，需要对红外辐射测量系统进行标定。 在分析红外辐射测量系统工作原理的基础上，提出了内、外标定相结合的标定方法， 区别于传统的标定方法，不再把测量系统当作“黑盒子”，而是对其内部分解进行分步标定，通过理论推导给出了内外标定方法计算公式。实验验证表 明，该方法的标定精度与传统的全孔径黑体标定方法基本一致， 两者之间的相对误差在1%以内，但该方法对外置大孔径面源黑体温度范围要求比较低，降低了黑体的研制难度和成本。 关键词:红外辐射测量系统；标定；黑体；内标定；外标定 中图分类号:TN21文献标志码:A 文章编号:1007-2276(2014)06-1767-05 Inner and outer calibration technology of infrared radiation measurement Wang Jianjun,Huang Chen,Gao Xin,Li Jianting (Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology,Beijing 100094,China) Abstract:To ensure the accuracy of radiation measurement,it is necessary to calibrate the infrared radiation measurement system.Based on the analysis of working principle of infrared radiation measurement system,a calibration method combined internal and external calibration was proposed which was different from the traditional calibration method.It separated measurement system to calibration step ?by ?step,no longer as a whole "black box".Through theoretical derivation the internal and external calibration calculated formula was given.The experiments show that the calibration accuracy of the new method is accord with traditional full ?aperture blackbody calibration method,within 1%relative error.This method reduces the requirements of temperature range of the external full ?aperture blackbody,also reduces the development difficulty and cost of blackbody. Key words:infrared radiation measurement system; calibration;blackbody;internal calibration; external calibration 收稿日期:2013-10-10;修订日期:2013-11-09 作者简介:王建军(1970-),男,高级工程师,主要从事光学测量设备总体方面的研究。Email:wangjianjun@https://www.360docs.net/doc/0812633009.html, 第43卷第6期 红外与激光工程2014年6月 Vol.43No.6Infrared and Laser Engineering Jun.2014
红外传感器的特点
利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。 红外辐射是由于物体（固体、液体、和气体）内部分子的转动及振动而产生的。这类振动过程是物体受热而引起的，只是在绝对零度（﹣273.16℃）时，一切物体的分子才会停止运动。所以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。换言之，在一般常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。红外线和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3×108m／s，而在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。 红外传感器利用红外辐射与物质相互作用所称呈现的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现的电学效应。 。1. 热释电人体传感器 热释电红外探头的工作原理及特性： “铁电体”的极化强度（单位面积上的电荷）与温度有关。当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高（参阅图2-6），使其极化强度降低，表面电荷减少，这相当于释放一部分电所以叫做热释电型传感负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射光辐射率变化的速率。 一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM 左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号（参阅图2-7） 图2-7 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。 2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用 )被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 3)4一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 热释电红外传感器件有多种，但大都是有高热系数的钴钛铅系陶瓷，以及钽酸锂，硫酸三甘钛等配合滤光镜片窗口所组成的。利用这种传感器件，就可以非接触方式对物体辐射出的红外线进行检测，察觉红外线能量的变化，将其转换成相应的电信号，并以该信号作为控制信号，对电器设备或保安防盗进行控制。 一般来说热释电传感器的封装有两种，即TO-5型金属封装和塑料封装。 为了使热释电红外传感器件辐射到的红外线与大气的红外透射率相结合，同时考虑到对人体红外辐射（特别是近红外辐射）干扰进行抑制，在热释电传感元件前加上一个8~14微米的
红外光谱分析
红外光谱分析 序言 二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。 红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振
动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ) 波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动(υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。它的吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动(δ) 包括面内、面外弯曲振动，变角振动，摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm-1（高）400cm-1（低） 3、红外光谱吸收峰主要的几种类型 (1)基频峰：伸缩振动，弯曲振动产生的吸收峰均为基频峰。 (2)倍频峰：出现在基频峰波数二倍处。如基频为900cm-1，倍频为 1800cm-1。 4、红外光谱吸收峰的强度
羽流的红外辐射特性计算
羽流的红外辐射特性计算 成志铎 （南京理工大学动力工程学院，南京 210094） 摘要：为了研究坦克尾向的红外辐射特性，利用计算流体力学软件FLUENT对坦克尾向流场进行数值模拟。模拟不同的排气速度、不同的喷口数目、不同的尾气成分以及有无风速这四种工况,进而分析这四种不同工况下的速度场、压力场、浓度场、温度场的分布情况，以及各个面的红外辐射量的对比，得出各个因素对辐射量影响的大小。由模拟结果可以看出有无风速对各个面辐射量影响最大；在喷口数目不同时左右两个侧面的红外辐射量的改变都接近50%；在出口速度增加了67%时，右侧面的辐射量约增加1.6倍；不完全燃烧比完全燃烧尾气对上表面的辐射量增加了21%。这些模拟结果一定程度为坦克排气的红外辐射特征研究提供了依据。 关键词：羽流坦克排气流场红外辐射 引言 从第二次世界大战以来，坦克在战争中一直作为地面战的主要进攻型武器。发挥了很大的威力，越来越多的国家在研制先进的反坦克武器。在这些反坦克武器中装有红外识别传感器，用以对坦克进行识别从而进行攻击。另一方面，坦克红外伪装隐身技术也在向前发展。为了提高这些武器的识别与反识别能力，必须对坦克目标本身在不同工作状态下，相对于不同地物背景下的红外辐射特性进行深人细致地研究。［1］ 而为了提高坦克的机动性、攻击性和防护性等性能，坦克发动机的功率不断升高，柴油机燃烧气体的温度以及燃烧产生的废气量大大增加，柴油机标定工况时的排气温度可达800 K以上。坦克排出的废气中主要二氧化碳和水蒸气组成的，其光带均位于红外线的波长范围，这样会使坦克防护性能下降，因此对其尾气红外的计算对坦克是非常重要的。而要研究坦克排气的红外热辐射特征，首先需要了解排气流场与温度场的分布情况。［2］由于羽流的实际实验比较难做，所以大多是通过模拟，来验证处理方法的正确性，再应用于实际情况中。而在以前的研究方法中，在流场及壁温计算中采用了较简单的处理方法，没有将排气系统的三维流场计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来。同时，计算结果缺乏与实测数据的比较和检验，不能适应工程应用的要求。本次设计将会采用FLUENT软件模拟出坦克发动机羽流的三维速度场、压力场，温度场以及浓度场，从而非常直观地看出尾气羽流的过程，为排气系统羽流的红外辐射特性的分析研究做出了具有工程应用价值的工作［3］。 1 控制方程 假设坦克的运行处于某一稳定的工况，即可以认为发动机的排气流动不随时间的变化而改变，所以可以当做稳态问题处理。本文采用三维、稳态、可压的连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程、标准双方程湍流方程、组分方程、do方法来描述坦克的尾气的流动及辐射传热问题： 连续性方程（质量守恒方程）： () () [()] m j m m j j j u D t x x x ρ ρρ ρ ρ ? ??? += ???? （1）
红外线检测(红外辐射检测)的原理
红外线检测（红外辐射检测）的原理 2005.09.28整理 无损检测技术方法中的红外线检测（红外辐射检测）的实质是利用物体辐射红外线的特点进行非接触的红外温度记录法。 红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，波长在0.76～100μm之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，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。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。 根据斯捷藩-波尔兹曼（Stefan-Boltzman）定律：Rλ=ελ2σ2T4 式中：Rλ-物体光谱辐射通量密度（w2cm2/μm）；ελ-物体光谱辐射本领；σ-斯捷藩-波尔兹曼常数（5.67x10-8w2m2/T4）；T-物体绝对温度（） 可知任何物体只要具有一定的温度，即能在其表面有能量辐射，具有一定温度的物体对应某一波长有最大辐射通量密度，根据维恩（wein）位移定律有：λm2T=b，式中：λm-物体最大辐射通量密度对应的波长（即峰值波长）；b-常数，数值为2.898x10-3m2 在红外检测中利用的物体温度通常为300~400（以凯尔文[K]表示的热力学温度单位-1968年国际实用温标-IPTS-68），即波长范围为8~14μm，此时的红外辐射具有最大辐射通量密度，由此决定了红外检测系统的敏感波段。 一切温度在绝对零度（-273.15K°）以上的物体，都会因自身的分子运动而不停地向周围空间辐射出红外线，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。通过红外线辐射的探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后（对物体自身辐射的红外能量的测量），就能准确地测定它的表面温度，或者通过成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。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进行分析判断，亦即红外辐射检测的基本原理。 普朗克黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。虽然自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故简称黑体辐射定律。 自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。 根据材料的热扩散率（发射率）：a=k/(ρ2c)，式中：k-材料的导热率；ρ-材料质量体密度；c-材料的比热
光谱仪,光谱响应,辐射量,辐照度,辐射亮度,辐射率,光栅,辐射计
光谱仪简介 光谱仪( Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线，。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光)，但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的范围，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。 将复色光分离成光谱的光学仪器。光谱仪有多种类型，除在可见光波段使用的光谱仪外，还有红外光谱仪和紫外光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。按探测方法分，有直接用眼观察的分光镜，用感光片记录的摄谱仪，以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器，常与其他分析仪器配合使用。 图片 图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。狭缝S与棱镜的主截面垂直，放置在透镜L的物方焦面内，感光片放置在透镜L的像方焦面内。用光源照明狭缝S，S的像成在感光片上成为光谱线，由于棱镜的色散作用，不同波长的谱线彼此分开，就得入射光的光谱。棱镜摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。普通光学玻璃只适用于可见光波段，用石英可扩展到紫外区，在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。目前普遍使用的反射式光栅光谱仪的光谱范围取决于光栅条纹的设计，可以具有较宽的光谱范围。 表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率、带宽和分辨本领等。基于干涉原理设计的光谱仪（如法布里-珀罗干涉仪、傅立叶变换光谱仪）具有很高的色散率和分辨本领，常用于光谱精细结构的分析。 单色仪 科技名词定义 中文名称： 单色仪 英文名称： monochromator
近红外光谱分析技术的数据处理方法
引言 近红外是指波长在780nm～2526nm范围内的光线，是人们认识最早的非可见光区域。习惯上又将近红外光划分为近红外短波（780nm～1100nm）和长波（1100 nm～2526 nm）两个区域.近红外光谱（Near Infrared Reflectance Spectroscopy，简称NIRS）分析技术是一项新的无损检测技术，能够高效、快速、准确地对固体、液体、粉末状等有机物样品的物理、力学和化学性质等进行无损检测。它综合运用了现代计算机技术、光谱分析技术、数理统计以及化学计量学等多个学科的最新研究果，并使之融为一体，以其独有的特点在很多领域如农业、石油、食品、生物化工、制药及临床医学等得到了广泛应用，在产品质量分析、在线检测、工艺控制等方面也获得了较大成功。近红外光谱分析技术的数据处理主要涉及两个方面的内容：一是光谱预处理方法的研究，目的是针对特定的样品体系，通过对光谱的适当处理，减弱和消除各种非目标因素对光谱的影响，净化谱图信息，为校正模型的建立和未知样品组成或性质的预测奠定基础；二是近红外光谱定性和定量方法的研究，目的在于建立稳定、可靠的定性或定量分析模型，并最终确定未知样品和对其定量。 1工作原理 近红外光谱区主要为含氢基团X-H（X=O,N,S,单健C,双健C,三健C等）的倍频和合频吸收区，物质的近红外光谱是其各基团振动的倍频和合频的综合吸收表现，包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。因为不同的有机物含有不同的基团，而不同的基团在不同化学环境中对近红外光的吸收波长不同，因此近红外光谱可以作为获取信息的一种有效载体。近红外光谱分析技术是利用被测物质在其近红外光谱区内的光学特性快速估测一项或多项化学成分含量。被测样品的光谱特征是多种组分的反射光谱的综合表现，各组分含量的测定基于各组分最佳波长的选择，按照式(1)回归方程自动测定结果：组分含量＝C0＋C1(Dp)1＋C2(Dp)2＋…＋Ck(Dp)k(1)式中：C0～k为多元线性回归系数；(Dp)1～k为各组分最佳波长的反射光密度值（D＝－lgp，p为反射比）。该方程准确的反映了定标范围内一系列样品的测定结果，与实验室常规测定法之间的标准偏差SE为：SE＝[Σ(y－x)2/(n－1)]1/2(2)式中：x表示实验室常规法测定值，y表示近红外光 谱法测值，n为样品数。 2光谱数据的预处理 仪器采集的原始光谱中除包含与样品组成有关的信息外，同时也包含来自各方面因素所产生的噪音信号。这些噪音信号会对谱图信息产生干扰，有些情况下还非常严重，从而影响校正模型的建立和对未知样品组成或性质的预测。因此，光谱数据预处理主要解决光谱噪音的滤除、数据的筛选、光谱范围的优化及消除其他因素对数据信息的影响，为下步校正模型的建立和未知样品的准确预测打下基础。常用的数据预处理方法有光谱数据的平滑、基线校正、求导、归一化处理等。 2.1数据平滑处理 信号平滑是消除噪声最常用的一种方法，其基本假设是光谱含有的噪声为零均随机白噪声，若多次测量取平均值可降低噪声提高信噪比。平滑处理常用方法有邻近点比较法、移动平均法、指数平均法等。 2.1.1邻近点比较法 对于许多干扰性的脉冲信号，将每一个数据点和它旁边邻近的数据点的
[说明]红外线测距仪测量原理
[ 说明] 红外线测距仪测量原理 红外线测距仪测量原理 测距仪是一种航迹推算仪器，用于测量目标距离，进行航迹推算。测距仪的形式很多，通常是一个长形圆筒，由物镜、目镜、测距转钮组成，用来测定目标距离。测距仪是根据光学、声学和电磁波学原理设计的，用于距离测量的仪器。 红外测距仪的分类有激光红外，红外和超声波三种，目前测距仪主要是指的激光红外测距仪，红外测距仪和超声波测距仪由于测量距离有限，测量精度很低目前已经被淘汰。激光红外测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光红外测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 测距仪有测量距离和测量精度，同时又是电子设备，所以品牌的选择非常重要，国际知名品牌的测距仪，在性能上会远优于杂牌的激光红外测距仪。 （测距仪分类 测距仪从测距基本原理，可以分为以下三类 1. 激光测距仪 激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。 激光测距仪是目前使用最为广泛的测距仪，激光测距仪又可以分类为手持式激光测距仪（测量距离0-300 米），望远镜激光测距仪（测量距离500-20000 米）。
目前市面上主流的都是激光测距仪，手持式激光测距仪全球前两大品牌是徕卡 和博世，右图就是一款主流的手持式激光测距仪。 望远镜激光测距仪，为远距离激光测距仪，目前在户外使用相当广泛，望远镜 激光测距仪全 球前四大品牌是图雅得、博士能、奥尔法和尼康。四个品牌在产品上 各有特点，2013年，美国激光技术杂志公 布的数据，2013年全球单品销售冠军是图雅得 SP1500这款测距仪测量精 准，反应速度快捷。 2. 超声波测距仪 超声波测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发 射器向某一方 向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰 到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。通过不断 检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的 时间差T ，然后求出距离L 。 超声波测距仪，由于超声波受周围环境影响较大，所以一般测量距离比较短, 测量精度比较 低。目前使用范围不是很广阔，但价格比较低，一般几百元左右。 tl 3. 红外测距仪 用调制的红外光进行精密测距的仪器，测程一般为 1-5公里。利用的是红外线 传播时的不扩散原理：因为红外线在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测 距仪都会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，当红外线从测距仪发出碰到 反射物被反射回来被测距