红外漫反射附件的原理及应用复习过程
红外漫反射附件的原
理及应用
TENSOR-27红外漫反射附件
一、漫反射原理及测量
（一）漫反射基本原理
当光照射到疏松的固态样品的表面时，除有一部分被样品表面立即反射出来（称为镜反射光）之外，其余的入射光在样品表面产生漫射，或在样品微粒之间辗转反射逐渐衰减，或为穿入内层后再折回的散射。这些接触样品微粒表面后被漫反射或散射出来的光具有吸收－衰减特性，这就是漫反射产生光谱的基本原因。漫反射装置的作用就是最大强度地把这些漫射、散射出来的光能收聚起来送入检测器，使得到具有良好信噪比的光谱信号。
（二）漫反射的测量
由于光线照射到固体样品上时，镜面反射和漫反射是同时存在的，将待测样品在合适的基质中稀释，能够有效的消除镜面反射和避免产生吸收峰饱和的现象。稀释基质应在研究波数范围内对IR光无吸收且有较高反射能力，常用的稀释基质有KCl和KBr等。卤化钾与样品的比例一般在20: 1至10: 1之间。测试时将卤化钾与样品混合装入样品槽即可测得混合粉末的漫反射谱，将该谱与卤化钾粉末的漫反射相比就得到样品的漫反射谱。
漫反射谱有两种表示方式，一种用漫反射率(漫反射光与入射光强度之比)来表示，另一种用Kubelka-Munk函数f(R∞)来表示。漫反射用于定量分析时，与样品浓度C呈线性关系的不是峰高，是根据Kubelka-Munk函数得出的f(R∞)。漫反射率和样品浓度的关系可由Kubelka-Munk方程来描述：
f(R∞)=(1- R∞)2/2R∞=K/S
上式中f(R∞)称为K-M函数，R∞代表样品层无限厚时的漫反射率（实际上几个毫米厚度就可以了），K为样品的吸光系数，S为样品的散射系数（与样品
粒度有关，粒度一定时为常数）。由于K与粉末样品浓度C成正比，由此可知，f(R∞)与C成正比，这是漫反射定量分析的依据。
下图为咖啡因的红外透射谱和K-M谱图：从图可以看出漫反射K-M图与透射吸收法得到的谱图形状基本一致。
图1 咖啡因红外透射谱图
红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用
红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用 基本原理 当红外光照射物质分子时，其具有的能量引起振动能级和转动能级的跃迁，不同的分子和基团具有不同的振动，根据分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子的结构。 利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。 红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。 分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。 分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多。 红外光谱的应用 （一）化合物的鉴定 用红外光谱鉴定化合物，其优点是简便、迅速和可靠；同时样品用量少、可回收；对样品也无特殊要求，无论气体、固体和液体均可以进行检测。有关化合物的鉴定包括下列几种： 1、鉴别化合物的异同 某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征。尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达20个以上，如同人的指纹一样彼此各不相同，因此用它鉴别化合物的异同，可靠性比其它物理手段强。如果二个样品在相同的条件下测得的光谱完全一致，就可以确认它们是
红外通信电路
红外通信基本原理 红外通信是利用950nm近红外波段红外线作为传递信息媒体，即通信信道。发送端采用脉时调制（PPM）方式，将二进制数字信号调制成某一频率脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲形式发送出去；接收端将接收到光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。 简而言之，红外通信实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道调制解调器。 https://www.360docs.net/doc/4713170315.html,提示请看下 图: 2 红外通信接口硬件电路设计 单片机本身并不具备红外通信接口，但可以利用单片机串行接口与片外红外发射和接收电路，组成一个应用于单片机系统红外串行通信接口，如图1所示。 2.1 红外发送器
红外发送器电路包括脉冲振荡器、驱动管T1和T2、红外发射管D1和D2等部分。其中脉冲振荡器由NE555定时器、电阻（R1、R2）和电容（C1、C2）组成，用以产生38kHz脉冲序列作为载波信号；红外发射管D1和D2选用Vishay公司生产TSAL6238，用来向外发射950nm红外光束。 2．2 硬件电路 接口电路如图4所示，J1为红外发射／接收电路的发射信号和接收信号接口，可以用1 0Pi ns排线直接和SPCE061A的10B高8位相连，通过SPCE061A的IOB8输出38kHz的调制波，IOB8输出TimerA PW M脉宽调制输出。载波图如图3所示。 红外信号的调制主要有两种，一种是脉宽调制(PWM)，一种是通过脉冲串的时间间隔实现信号调制的脉时调制(PPM)，本文采用的方法是PPM。 61板是这个系统的控制核心，红外发射管选用的是由Visay公司生产的TSAL6238，用来发射940nm的红外光束，发射电路主要由电阻电容三极管和红外发射管组成，串行码的发送主要由TimerA定时器，IOB8编程为第二功能是由TimerA控制输出占空比可调的脉宽调制信号APWM0，产生38kHz的载波信号，如图5是38kHz的调制波。串行数据由单片机的串行输出端TXD送出并驱动三极管，利用两个红外发射管将38kHz的载波信号以光脉冲的形式向外发送。串行码为1时，打开输出，为0时，关闭APWM0输出(输出低电平)。用TimerB控制脉冲宽度。 红外发送器工作原理为：串行数据由单片机串行输出端TXD送出并驱动T1管，数位“0”使T1管导通，通过T2管调制成38kHz载波信号，并利用两个红外发射管D1和D2以光脉冲形式向外发送。数位“1”使T1管截止，红外发射管D1和D2不发射红外光。若传送波特率设为1200bps，则每个数位“0”对应32个载波脉冲调制信号时序，如图2所示。 https://www.360docs.net/doc/4713170315.html,提示请看下 图:
红外光谱的原理及应用
红外光谱的原理及应用 (一)红外吸收光谱的定义及产生 分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱 红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱 （二）基本原理 1产生红外吸收的条件 (1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。 (2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。 2分子的振动类型 伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动 弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动 3几个术语 基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； 倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰； 组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。 特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。 相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰 4影响基团吸收频率的因素 （1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应 （2分子结构对基团吸收谱带的影响： 诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。 共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。 当同时存在诱导效应和共轭效应，若两者作用一致，则两个作用互相加强，不一致，取决于作用强的作用。 （3）偶极场效应：互相靠近的基团之间通过空间起作用。 （4）张力效应：环外双键的伸缩振动波数随环减小其波数越高。 （5）氢键效应：氢键的形成使伸缩振动波数移向低波数，吸收强度增强 （6）位阻效应：共轭因位阻效应受限，基团吸收接近正常值。 （7）振动耦合，（8）互变异构的影响 （三）红外吸收光谱法的解析 红外光谱一般解析步骤 1. 检查光谱图是否符合要求; 2. 了解样品来源、样品的理化性质、其他分析的数据、样品重结晶溶剂及纯度; 3. 排除可能的―假谱带‖; 4. 若可以根据其他分析数据写出分子式，则应先算出分子的不饱和度U
红外无线通信装置(非常详细的原理)
西南科技大学 自动化专业方向设计报告 设计名称：红外光通信装置 姓名：杨 * * 学号: 2 0 1 0 5 7 8 9 班级：自动 1 0 0 4 班 指导教师：武丽 起止日期： 2013年10月15日--11月9日 西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书 学生班级：自动1004 学生姓名：杨* * 学号：20105789 设计名称：红外光通信装置 起止日期：2013年10月15日---11月9日指导教师：武丽 方向设计学生日志
红外光通信装置 摘要：基于2013年电子设计大赛红外光通信装置题目的要求，设计了具有实际运用价值的红 外光无线扩音装置。该装置由音频放大滤波电路，SPWM音频信号比较调制器，红外载波信号发生器，红外接收器，功率放大电路，LC低通滤波等模块构成。由模拟电路搭建的红外光通信信道传送经过处理的连续的音频信号，并由后级电路还原传送出来的音频信号，让喇叭发出原始音频信号。该系统能够完整的将频率范围为300Hz-8KHz的音频信号通过红外光传送4m以 外并接收还原。 关键词：红外光通信；音频传送；SPWM载波 Design of Infrared Communication Device Abstract:The infrared communication device is based on the National Undergraduate Electronic Design Contest of 2013 , but it has more practical application value . This appliance contains an amplifier , SPWM modulator audio signal comparator , an infrared carrier signal generator , IR receiver , Power amplifier circuit , LC low-pass filter . The analog circuit structures of the infrared light transmitted through the communication channel continuous audio signal processed by the post-stage circuit to restore the audio signal sent out , so that the original audio signal horn . The system can be a complete frequency range of 300Hz-8KHz audio signals transmitted by infrared light and receive reduction up to 4m , temperature detection and transmission display . Keyword: Infrared light transmission ; Audio transmission ; SPWM 0 引言 现在市面上使用较为广泛的无线技术有红外光无线以及无线电技术。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电波是在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，频率为300MHz-300GHz的电磁波称为微波，也称为“超高频电磁波”。其特点是：只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。
红外光谱原理
第二节 红外吸收光谱的基本原理 一、分子的振动与红外吸收 任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。 1、双原子分子的振动 分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。以双原子分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r （键长），两个原子分子量为m 1、m 2。如果把两个原子看成两个小球，则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。因此可以把双原子分子称为谐振子。这个体系的振动频率υ（以波数表示），由经典力学（虎克定律）可导出： C ——光速（3×108 m/s ） υ= K ——化学键的力常数（N/m ） μ——折合质量（kg ） μ= 如果力常数以N/m 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简化为 υ=130.2 双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。 H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1 C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1 同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就大。由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红外的高频率区。 2、多原子分子的振动 1|D|ì2c K m 1m 2m 1m2+ K μ
红外光谱的原理及应用综述
红外光谱分析基本原理及应用 摘要红外光谱分析技术具有很快速，非破坏性，低成本及同时测定多种成分等特点， 在很多领域得到了广泛应用。本文介绍了红外光谱技术的检测原理，红外光谱仪的构造，指出了其检测的优点与不足。综述了红外光谱法的发展、应用以及对红外光谱研究前景的展望。 关键词：红外光谱原理构造发展1.引言 红外光谱法（infrared spectrometry,IR）是根据物质对红外辐射的选择性吸收特性而建立起来的一种光谱分析方法。分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级跃迁。所以，红外光谱法实质是根据分子内部振动原子间的相对振动和分子转动等信息来鉴别化合物和确定物质分子结构的分析方法。 2.红外光谱分析的基本原理 2.1 红外光谱产生的条件 物质分子吸收红外辐射发生振动和转动能级跃迁，必须满足以下两个条件：一是辐射光子的能量与发生转动和转动能级跃迁所需的能量相等；二是分子转动必须伴随有偶极距的变化，辐射与物质间必须有相互作用。 2.2 红外吸收光谱的表示方法 红外吸收光谱一般用T_σ曲线或T_λ曲线来表示，λ与σ的关系式为： σ（cm-1）=1/λ(cm)=10^4/λ（μm）
2.3 分子的振动与红外吸收 2.3.1 双原子分子的振动 若把双原子分子(A-B)的两个原子看成质量分别为M1，M2的两个小球，中间的化学键看做不计质量的弹簧，那么原子在平衡位置附近的伸缩振动可以近似地看成沿键轴方向的简谐振动。量子力学证明，分子振动的总能量为： E=(u+1/2)hv 当分子发生△v=1 的振动能级跃迁时（由基态跃迁到第一激发态）根据胡克(Hooke)定律它所吸收的红外光波数σ为： σ=（1/2пc）√（k/μ） 其中：c—光速，3×10^8cm/s;k—化学键力常数N/cm；μ—两个原子的折合质量，g，μ=（m1.m2）/(m1+m2) 显然，振动频率σ与化学键力常数k成正比，与两个原子的折合质量成反比。不同化合物k和μ不同，所以不同化合物有自己的特征红外光谱。 2.3.2 多原子分子的振动 可分为伸缩振动和弯曲振动两类。伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生周期性变化的振动。弯曲振动是指基团键角发生周期性变化的振动或分子中原子团对其余部分所做的相对运动。弯曲振动键力常数比伸缩振动的小。因此，同一基团的弯曲振动在其伸缩振动的低频区出现，所以，一般不把他做基团频率。多原子的复杂振动数又叫分子的振动自由度。每一种振动形式都有他特定的振动频
红外热成像仪的介绍及工作原理
1.红外热成像技术 红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征。因此采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。 2.什么是红外热像图 一般我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。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是不同，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图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。 3.红外热像仪的原理 热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜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件上，从而获得红外热像图，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外热像仪的非接触式测温方式，能够在不影响轧辊工作的同时测量其实时温度，并随时采取降温措施。
红外热像仪的原理 4.红外热成像的特点 自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会发出红外线，红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。我们利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。 5.在线式红外热像仪 采用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热像仪。
红外基本原理介绍
自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对温度(-273℃)就存在分子和原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线。红外线是一种电磁波，它的波长范围为0.78 ~ 1000um，不为人眼所见。红外成像设备就是探测这种物体表面辐射的不为人眼所见的红外线的设备。它反映物体表面的红外辐射场，即温度场。 注意：红外成像设备只能反映物体表面的温度场。 对于电力设备，红外检测与故障诊断的基本原理就是通过探测被诊断设备表面的红外辐射信号，从而获得设备的热状态特征，并根据这种热状态及适当的判据，作出设备有无故障及故障属性、出现位置和严重程度的诊断判别。 为了深入理解电力设备故障的红外诊断原理，更好的检测设备故障，下面将初步讨论一下电力设备热状态与其产生的红外辐射信号之间的关系和规律、影响因素和DL500E的工作原理。 一．红外辐射的发射及其规律 （一）黑体的红外辐射规律 所谓黑体，简单讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体，也就是说全吸收。显然，因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1)，所以，黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系。 下面，我着重介绍其中的三个基本定律。 1．辐射的光谱分布规律-普朗克辐射定律 一个绝对温度为T(K)的黑体，单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率(简称为光谱辐射度)Mλb (T)与波长λ、温度T满足下列关系： Mλb (T)=C1λ-5[EXP(C2/λT)-1]-1 式中C1-第一辐射常数，C1=2πhc2=3.7415×108w·m-2·um4 C2-第二辐射常数，C2=hc/k=1.43879×104um·k 普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础，介绍起来比较抽象，这里就不仔细讲了。2．辐射功率随温度的变化规律-斯蒂芬-玻耳兹曼定律 斯蒂芬-玻耳兹曼定律描述的是黑体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射功率Mb(T)(简称为全辐射度)随其温度的变化规律。因此，该定律为普朗克辐射定律对波长积分得到： Mb(T)=∫0∞Mλb(T)dλ=σT4 式中σ=π4C1/(15C24)=5.6697×10-8w/(m2·k4)，称为斯蒂芬-玻耳兹曼常数。 斯蒂芬-玻耳兹曼定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且，黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。 那么，我们可以想象一下，如果能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，不是就能确定黑体的温度了吗？因此，斯蒂芬-玻耳兹曼定律是所有红外测温的基础。
红外热成像仪的原理介绍
红外热成像仪的原理介绍 红外热成像仪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。 红外热成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。 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。 热像仪在军事和民用方面都有广泛的应用。 随着热成像技术的成熟以及各种低成本适于民用的热像仪的问世，它在国民经济
各部门发挥的作用也越来越大。 在工业生产中，许多设备常用于高温、高压和高速运转状态，应用红外热成像仪对这些设备进行检测和监控，既能保证设备的安全运转，又能发现异常情况以便及时排除隐患。 同时，利用热像仪还可以进行工业产品质量控制和管理。 此外，红外热像仪在医疗、治安、消防、考古、交通、农业和地质等许多领域均有重要的应用。如建筑物漏热查寻、森林探火、火源寻找、海上救护、矿石断裂判别、发动机检查、侦察以及各种材料及制品的无损检查等。 标签: 红外热成像仪
红外通讯原理及实现详解
红外通讯原理及实现详解 红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。 1红外通信原理介绍 红外通讯通过使用红外光进行通信，发送设备将电信号转成光信号，接收设备则再将光信号还原成电信号，红外收发系统的框图如图所示： 图 1 红外收发系统 目前基于红外通讯的通讯协议有上百种，这些协议大同小异，下面以飞利蒲的RC5协议为例来进行介绍。同别的红外协议一样，飞利蒲的RC5协议也是由下列几部分组成： 1 .1键码 之所以定义键码就是为了规范设计，至少保证飞利蒲公司内部的红外通信设备之间可以互通，不会出现混乱的情况，当然大家也可以自个定义，这有点像TCP/IP中的应用层，你可以自个定义一个协议，也可以用标准定义好的协议。键码是基于数字信号二进制的0/1而言的。比如0x12，换成二进制就是0b0001 0010。飞利蒲定义的键码如下所示。 1）地址设备对照表（下表中的不同地址用于给不同类型的设备使用） RC5 Address Device RC5 Address Device $00 - 0 TV1 |$10 - 16 Pre-amp $01 - 1 TV2 |$11 - 17 Tuner $02 - 2 Teletext |$12 - 18 Recorder1 $03 - 3 Video |$13 - 19 Pre-amp
$04 - 4 LV1 |$14 - 20 CD Player $05 - 5 VCR1 |$15 - 21 Phono $06 - 6 VCR2 |$16 - 22 SatA $07 - 7 Experimental |$17 - 23 Recorder2 $08 - 8 Sat1 |$18 - 24 $09 - 9 Camera |$19 - 25 $0A - 10 Sat2 |$1A - 26 CDR $0B - 11 |$1B - 27 $0C - 12 CDV |$1C - 28 $0D - 13 Camcorder |$1D - 29 Lighting $0E - 14 |$1E - 30 Lighting $0F - 15 |$1F - 31 Phone 2）命令功能对照表（下表中定应义了常用的遥控的命令） RC5 Command | TV Command | VCR Command ------------------------------------------------------ $00 - 0 | 1 | 1 $01 - 1 | 2 | 2 $02 - 2 | 2 | 2 $03 - 3 | 3 | 3 $04 - 4 | 4 | 4 $05 - 5 | 5 | 5 $06 - 6 | 6 | 6 $07 - 7 | 7 | 7 $08 - 8 | 8 | 8 $09 - 9 | 9 | 9 $0C - 12 | Standby Standby | $10 - 16 | Volume + | $11 - 17 | Volume - | $12 - 18 | Brightness + | $13 - 19 | Brightness - | $32 - 50 | | Fast Rewind $34 - 52 | | Fast Forward $35 - 53 | | Play $36 - 54 | | Stop $37 - 55 | | Recording ---------------------------------------------------------1 .2编码
红外触摸屏的原理简述
红外触摸屏的原理简述 红外触摸屏技术是在屏幕四周安装红外发射管和红外接收管，形成红外光矩阵，然后分别在横、竖两个方向上不断的扫描并探测，当触摸物阻挡红外光时进行位置判断的坐标定位技术。一般是在显示器的前而安装一个电路板框架，在电路板上四边安装对应红外发射管和红外接收管，如下图所示，白色的是红外发射管，黑色的是红外接收管，通过电路驱动红外发射管发出红外光，位置相对的接收管接收红外光信号。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖方向的外线，光信号的改变引起光电探测电路输出的电信号发生变化，通过对电信号处理可以对触摸点在屏幕的位置进行定位。任何对红外光不透明的触摸物体都可阻断红外线实现触摸定位。本文由红外线供应网提供 红外触摸屏的原理是在屏幕四边放置红外发射管和红外接收管，微处理器控制驱动电路依次接通红外发射管并检查相应的红外接收管，以形成横坚交叉的红外光阵列，得到定位的信息。本论文中以Philips公司的ARM7芯片LPC2132为微处理器，通过对移位锁存器74HC595的控制对红外发射管的逐个扫描，同时微处理器通过12C总线寻址每个相应的红外接收管，得到相应的光强值。微处理器根据接收到的被遮挡前后的光强信号得到触摸的位置信息，并通过串口将该信息传送给主机。控制方式如下图所示： 微处理器电路： 微处理器在红外触摸屏硬件系统中起着核心的作用: 1、完成对红外发射电路的驱动; 2、完成对红外接收电路的驱动; 3、完成对是否被触摸的判断以及触摸位置信息的计算; 4、将触摸位置信息通过中P1传送给主机; 5、调试整个程序的运行。 本论文中采用Philips公司的ARM7芯片LPC2132作为微处理器。该芯片是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7TDMI微控制器，并带有64kB的嵌入的高速Flash存储器。具有EmbeddedICE-RT和嵌入式跟踪接口，可实时调试；多个串行接口，包括2个16C550工业标准DART，2个高速I2C接口 SP1;多个32位定时器、1个10位8路ADC, 10位DAC，PWM通道和47个GP10以及多达9个边沿或电平触发的外部中断。 这部分电路中主要包括驱动红外发射部分，驱动红外接收部分，出口通信部分，JTAG调试部分。驱动红外发射部分是由芯片上的第4脚，第44脚，第48脚来完成的，它们分别用于控 制红外发射管亮暗状态的信号:DS、 SH -CP、ST - CP。电路原理理如下图所示：
红外热成像仪基本原理介绍
红外热成像仪基本原理介绍 原理综述：红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜及光机扫描系统（或者焦平面技术）接受被测目标的红外辐射能量分布图形反应到红外探测器的光敏元件上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描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，转换成标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外图像。 一、什么是红外 为了搞清楚红外热成像仪是如何成像的，我们有必要首先搞清楚什么是红外。那么什么是红外呢？物理学对红外线的解释是：红外或称红外辐射，由物理学家郝歇尔于1800年首先发现，其本质是波长为0.76um~1000um 的电磁波，波长介于可见光和微波之间，其中波长为0.76~3um 的红外称为近红外，波长为3~40um 称为中红外，波长40~1000微米的称为远红外。 二、为什么能用红外进行成像 在明白了什么是红外之后，我们也许会好奇另一个问题：既然红外是波长介于可见光和微波之间的电磁波，是一种无法用肉眼直视的电磁波，那么我们如何能利用它进行成像呢？这要归因于红外的一个重要的物理性质——热效应。事实上，红外频率比较低，能量不高，所以当红外照射物体时只能穿透原子分子的间隙，而不能穿透到原子、分子内部，由于红外只能穿透到原子、分子的间隙，会使原子、分子的振动加快、间距拉大，即增加热运动能量，从宏观上看，物质在融化，沸腾，气化，但物质的本质并没有发生改变，这就是红外的热效应。 三、如何利用红外热效应成像 既然我们可以利用红外的热效应进行成像，那么从技术上如何实现呢？这需要用到一种重要的红外传感器——热探测器。热探测器分为：温差电偶和温差电堆、测辐射热计、高莱管、热电探测器。这里主要介绍热电探测器。热电探测器是利用居里点以下的热电晶体的自发极化强度与温度有关的原理制成的器件。当热电晶体薄片吸收辐射产生温升时，在薄片极化方向产生电荷变换为：DeltaT 式中DeltaQ 为电荷变化量，pT 为温度T 时的热释电系数，A 为吸收辐射的表面的面积，DeltaT 为晶体的温升值，当用调制的辐射照射时晶体的温度不断变化,电荷也随之变化,从而产生电流，它的数值与调制的辐射量有关。在恒温下，晶体内部的电荷分布被自由电子和表面电荷中和,在两极间测不出电压。当温度迅速变化时,晶体内偶极矩会产生变化,产生瞬态电压,所以热（释）电探测器只能探测调制的辐射或辐射脉冲，它的响应时间快，可达纳(10-9)秒数量级,并能在常温下工作。此外它仅由晶体片镀以电极构成探测元,因此机械强度很高,克服了红外探测器容易损坏的缺点，响应的谱段从γ射线到亚毫米波，是目前发展最快的热探测器。热电探测器所用的材料主要有钛酸钡、硫酸三甘肽(TGS)、掺镧的锆钛酸铅(PLZT)、铌酸锂和铌酸锶钡。 四、如何根据热电信号最终成像 ,T pTA Q ?=?
红外热像仪的测温原理
红外热像仪的测温原理 自然界中除了人眼看得见的光（通常称为可见光），还有紫外线、红外线等非可见光。而红外线是自然界中存在最广泛的电磁波，物体只要有温度，无论高低，都会发出红外线。随着科技的日新月异，人们悄然运用红外线这一特性，让一门使用光电设备来检测和测量辐射并在辐射与表面温度之间建立相互联系的科学应运而生，那就是红外线热成像。而红外线热成像仪又是什么呢？简单的说，红外线热成像仪的操作就是以红外线热成像原理为基础的检测。那红外线热成像仪的检测手段是什么原理呢？红外热像仪的测温原理是什么呢？ 简单来说，红外线热成像仪具有安全、直观、高效、防止漏检4大核心优势。 普通红外线测温仪仅有单点测量功能，而红外线热成像仪则可捕获被测目标的整体温度分布，快速发现高温、低温点，从而避免漏检。各位如果使用过红外线测温仪的工程师，应该深有体会，扫描一个高约1米的电气柜，需要反复来回扫描，生怕漏掉某个高温，造成安全隐患，几分钟是一定要的。而使用红外线热成像仪，几秒钟的时间就可完成，最关键的是一目了然，绝对无遗漏。
其次，普通红外测温仪虽有激光指示器，但仅起提示被测目标作用，并不等于被测温点，而是对应的目标区域内的平均温度，但是大部分的使用者都会误以为屏幕显示的温度值就是激光点的温度，大错特错！而红外线热成像仪则不存在这个问题，由于显示的是整体的温度分布，一目了然，而且市面上的多数红外线热成像仪带激光指示器，以及LED灯，便于现场快速定位识别。对于某些有安全距离限制的检测环境，普通红外测温仪无法满足需求，因为随测量距离增大，即扩大了准确检测的目标面积，自然得出的温度值会受到影响。但是，
红外通信协议及原理精讲
红外通信协议及原理精讲 红外通信是利用近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输;红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。 红外协议栈 自1993年起，由HP、COMPAQ、INTEL等多家公司发起成立了红外数据协会(Infrared Data Association,简称IRDA)，建立了统一的红外数据通信标准。红外数据协会(IRDA)成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850至900nm之内。一年以后，第一个IRDA的红外数据通讯标准——IrDA1.0发布，又称为SIR(Serial InfraRed)，它是基于HP开发出来的一种异步的、半双工的红外通信方式。通过对串行数据脉冲和光信号脉冲编解码实现红外数据传输。IrDA1.0的最高通讯速率只有115.2Kbps，适应于串行端口的速率。 1996年，该协会发布了IrDA1.1标准，即Fast InfraRed，简称为FIR。FIR 采用了全新的4PPM调制解调技术，其最高通讯速率达到4Mbps，这个标准是目前运用得最普遍的标准，我们在采购红外产品时也应注意这标准的产品。继
红外热像仪原理、主要参数和应用
红外热像仪原理、主要参数和应用 红外热像仪原理、主要参数和应用 1. 红外线发现与分布 1672年人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成的。当时，牛顿做出了单色光在性质上比白光跟简单的著名结论。我们用分光棱镜可把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光。1800年英国物理学家赫胥尔从热的观点来研究各色光时，发现了红外线。 红外线的发现标志着人类对自然的又一个飞跃。随着对红外线的的不断探索与研究，已形成红外技术这个专门学科领域。 红外线的波长在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。 温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号，成像装置的输出的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，经电子系统处理后传至显示屏上，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。 2. 红外热像仪的原理 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仪进行扫描，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电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。 这种热像图与物体表面的分布场相对应；实际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，实际校正，伪色彩描绘等高线和直方进行运算、打印等。 简而言之，红外热像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而显示在显示器上，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。 3. 红外热像仪的主要参数 (1) 工作波段：工作波段是指红外热像仪中所选择的红外探测器的响应波长区域，一般是3~5μm或8~12μm。 (2) 探测器类型：探测器类型是指使用的一种红外器件。如采用单元或多元(元数8、10、16、23、48、55、60、120、180、等)，采用硫化铝(PBS)、硒化铅(PnSe)、碲化铟(InSb)、碲镉汞(PbCdTe)、碲锡(PbSnTe)、锗掺杂(Ge：X)和硅掺杂(SI：X)等。 (3) 扫描制式：一般为我国标准电视制式，PAL制式。
红外通信特性研究和应用
红外通信特性研究及应用 波长范围在~1000微米的电磁波称为红外波，对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分．对热辐射的深入研究导致普朗克量子理论的创立．对原子与分子的红外光谱研究，帮助我们洞察它们的电子，振动，旋转的能级结构，并成为材料分析的重要工具．对红外材料的性质，如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究，为它们在各个领域的应用研究奠定了基础． 现代红外技术的成熟已经打开了一系列应用的大门．例如红外通信，红外污染监测，红外跟踪，红外报警，红外治疗，红外控制，利用红外成像原理的各种空间监视传感器，机载传感器，房屋安全系统，夜视仪等． 光纤通信早已成为固定通信网的主要传输技术，目前正积极研究将光通信用于微波通信一直占据的宽带无线通信领域．无论光纤通信还是无线光通信，用的都是红外光．这是因为，光纤通信中，由石英材料构成的光纤在~微米的波段范围内有几个抵损耗区，而无线大气通信中，考虑到大气对光波的吸收，散射损耗及避开太阳光散射形成的背景辐射，一般在~，~微米两个波段范围内选择通信波长．因此，一般所称的光通信实际就是红外通信． 【实验目的】
1、了解红外通信的原理及基本特性． 2、测量部分材料的红外特性． 3、测量红外发射管的伏安特性，电光转换特性． 4、测量红外发射管的角度特性． 5、测量红外接收管的伏安特性． 6、基带调制传输实验． 7、副载波调制传输实验． 8、音频信号传输实验． 9、数字信号传输实验． 【实验原理】 1、红外通信 在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来．不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽．载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰．能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求．通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难．红外波长比微波短得多，用红外波作载波，其潜在的通信容量是微
红外测温仪工作原理及应用(一)
红外测温仪工作原理及应用(一) 摘要：本文结合国内外红外技术的发展和应用，简绍了红外技术的基础理论，阐述了红外 热像仪的工作原理、发展和分类。 1.概述 红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及 节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等 优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算 机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红 外测温仪型号对用户来说是十分重要的。 红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发 出的红外线(红外辐射)，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红 外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这 种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。目前应 用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外 热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使 测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的 发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。 红外诊断技术对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，使传统电气设备的 预防性试验维修(预防试验是50年代引进前苏联的标准)提高到预知状态检修，这也是现代 电力企业发展的方向。特别是现在大机组、超高电压的发展，对电力系统的可靠运行，关 系到电网的稳定，提出了越来越高的要求。随着现代科学技术不断发展成熟与日益完善， 利用红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障(几乎可以覆盖所有电气设备各种 故障的检测)。它备受国内外电力行业的重视(国外70年代后期普遍应用的一种先进状态检 修体制)，并得到快速发展。红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提 高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义。是目前在预知检修领域中普遍推广的 一种很好手段，又能使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。 采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测，拍摄其温度场的分布、测 量任何部位的温度值，据此对各种外部及内部故障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定 量测温等优点，用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。 利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无 损探测，检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。与传统的测温方式(如热电偶、不 同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比，热像仪可在一定距离内实时、定量、在线