红外辐射和辐射源
高级红外光电工程导论中科院上海技术物理研究所教育中心
序言
红外线是电磁波谱的一个部分，这一波段位于可见光和微波之间。早在1800年，英国天文学家赫胥尔为寻找观察太阳时保护自己眼睛的方法就发现了这一“不可见光线”。但是，红外技术取得迅速发展还是在二次大战期间和战后的几十年，推动技术发展的原因主要是由于军事上的迫切需要和航天工程的蓬勃开展。
红外系统是用于红外辐射探测的仪器。根据普朗克辐射定理，凡是绝对温度大于零度的物体都能辐射电磁能，物体的辐射强度与温度及表面的辐射能力有关，辐射的光谱分布也与物体温度密切相关。在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4～0.75微米波段称为可见光波段，而把波长从0.75至1000微米的电磁波称为红外波段，红外波段的短波端与可见光红光相邻，长波端与微波相接。可见光辐射主要来自高温辐射源，如太阳、高温燃烧气体、灼热金属等，而任何低温、室温或加热后的物体都有红外辐射。
通常情况下，红外仪器总被认为是一种无源、被动式的探测仪器，因为它主要探测来自被测物体自身的红外辐射。例如：红外辐射计、热像仪、搜索跟踪设备等就不需要像雷达系统那样的大功率辐射源，红外仪器可对物体自身热辐射进行非接触式的检测，从中反演出物体温度或辐射功率、能量等。由于，具有全天时、隐蔽性好、不易为敌方干扰，适合军事应用。
但是，并非所有的红外仪器都是无源的。因为，除物体自身热辐射外，自然或人工辐射源与物质相互作用也能产生电磁辐射。电磁辐射与物体的相互作用可以表现为反射、吸收、透射、偏振、荧光等多种形式，利用不同作用机理，可研制出门类众多的红外仪器。如利用物体反射、吸收电磁辐射时的光谱特征，可测量分析物体的颜色、水份、和材料组分等。这一类探测仪器是需要辐射源的。
习惯上，我们都是根据仪器自身是否带辐射源来划分被动式或主动式探测仪器。仪器的命名也有所不同，如我们把被动式的辐射测量设备称之为辐射计，如红外辐射计、微波辐射计。而主动式的辐射探测设备相应地称为红外雷达、微波雷达。本课程主要介绍被动式的红外光电探测系统。
红外系统的信息流程通常包含辐射产生、传输、采集、光电转换、信号处理等环节。红外光、可见光本质上都是电磁波，波段相邻，红外仪器与可见光仪器的工作原理、信息流程几乎相同，主要元部件（如光学系统、探测器）虽有差异，但其作用机理、设计方法相似之处甚多，许多遥感仪器也经常集成了可见光通道和红外探测通道。由此，红外光电系统课程重点讲授红外技术，但许多内容对可见光系统也是适用的。
红外系统技术涉及红外物理、红外光学、红外探测器、信号检测与处理等多个技术领域，是一门工程性很强的综合性学科。可以用辐射、光谱、空间、时间等特性来描述一个红外系统的性能。具体表现为：
辐射特性：系统探测灵敏度、信号动态范围；
光谱特性：波段、光谱分辨率；
空间特性：探测视场、瞬时视场（空间分辨率）；
时间特性：扫描速率、扫描效率、电子带宽、数据率等；
红外系统的综合性能受到光学结构、探测器、扫描方式等多种因素的限制，而且各种特性相互制约，例如系统的光谱、空间、时间性能会限制系统的辐射能量。高空间分辨率、高光谱分辨率的快速扫描辐射计，不可能获得较高的系统信噪比。因此，设计红外系统必须从应用需求出发，合理设计系统的各个组成环节，使系统综合性能得以优化。
图1.2 红外系统的主要性能特征
考虑到本课程的工程性较强，笔者力图尽量结合一些应用实例，以加深对红外光电系统基本理论和设计方法的理解。但是，红外系统应用领域又十分广泛，除军事、航空航天遥感外，在工业检测、医学诊断、科学研究等方面也应用甚广。本书不准备逐一详述，引用的应用实例主要包括两类，一类是辐射定量检测，如
遥感辐射计。另一类是目标识别与定位，如军用搜索跟踪设备、卫星姿态检测设备等。
前一类系统对遥感数据的定性、定位、定量有较为严格的要求，对定时的要求则次之。定性是指“何物”，要求系统具有足以识别物质属性的光谱分辨率和光谱定位精度。定位是指“何处”，即准确的空间分布。定量是指“多少”，应将仪器的输出反演为辐射源的温度或反射率。定时是指系统的时效，即数据采集速度。后一类系统虽然对定量的要求稍次，但要求系统有较高的实时性，即快速反应能力，它的定性、定位能力表现在复杂背景下弱小目标的提取，识别和精确测向。
本书各个章节大体安排如下：
由于红外光电技术的研究对象是可见、红外波段的电磁辐射，教材第一章主要介绍红外辐射的基本定律和辐射计算、自然辐射源和人工辐射标准源，以及大气传输特性。
红外光电仪器是通过光学系统收集辐射能量的,光学系统性能主要反映在聚光能力和光学像质。第二章简要介绍了工程光学的基本理论和设计方法，包括几何光学基本定律、理想光学系统、光学系统对光束的限制、光学像质及评价，这些理论和设计方法对可见、红外光学系统是同样适用的。由于受到光学材料、探测器的限制，红外与可见光学系统之间有共性，也有个性。红外光学材料、典型红外光学系统、辅助光学系统等章节对此有阐述。
光学系统收集到的辐射能量通过探测器实现光电转换，探测器是红外光电系统的核心部件，光子探测器和热探测器是最常用的两类红外探测器。第三章主要介绍红外探测器特性参数和常用探测器。红外阵列探测器是近年来发展趋势，因此，阵列探测器的焦平面结构和读出集成电路在该章也占有相当的篇幅。
为获取更详细的光谱信息，红外光电遥感系统已经历了从多光谱、细分光谱到超光谱，以至高光谱的发展进程，光谱分割日趋精细。图谱合一的成像光谱技术使同时获取空间信息和光谱信息成为可能。第四章主要涉及红外光电系统常用的滤光片、棱镜、光栅和傅立叶分光等分光谱技术。
红外阵列探测器虽有长足进步，集成的探测元数仍十分有限，因此，对红外系统，光机扫描至今不失为获得大视场和高空间分辩率的有效手段。用扫描机构可获得多种扫描方式，利弊各有不同。行扫描器可简化光机扫描机构，因为有一维扫描可利用搭载平台飞行来实现，但需要解决数据定位的难题。第五章拟集中论述这些内容。
作者期望通过基本理论和典型应用相结合的授课方式，让初次涉足光电专业的研究生能尽快掌握红外系统设计的精髓，对今后开展课题研究有所裨益。
第一章 红外辐射和辐射源
1．1 红外光谱
红外通常指波长从0.75至1000微米的电磁波，红外波段的短波端与可见光
红光相邻，长波端与微波相接。红外与电磁频谱的其他波段一样以光速传播，遵守同样的反射、折射、衍射和偏振等定律。彼此差别只是波长、频率不同而已。红外谱段可进一步划分为：
表1.1 红外谱段的划分
1．2 辐射测量术语
1．2．1 定义、符号和量纲
在可见光范畴，已有完善的光度学术语和计量单位，如光通量的单位为流明（lm ），发光强度单位为坎德拉（cd ）,以及光照度单位勒克斯（lx ）。光度学物理量主要根据光学引起观察者的视觉感知来计量，其度量单位不是由质量、长度和时间等最基本的物理单位构成的。
辐射学的物理量用辐射能量度量的，其辐射术语可应用于整个电磁频谱，包括微波、红外、紫外和X 射线等谱段。如要将辐射量转换为光度量，必须计入人眼视觉特性。如1瓦辐射通量相当于多少流明的光通量，就与视见函数有关。
辐射术语的中文译名非常混乱，《红外系统原理》(Hudson 著，中译本)所推
荐使用的译名如表所列。
图1.3 电磁频谱
表1.2 常用辐射术语的定义、符号和量纲
辐射术语虽名目繁多，但命名方法还是有规律可循：
1）凡是冠以“辐射”前缀的术语，均强调它们是辐射量，不是光度量。2）有“光子”前缀的辐射量不是用辐射能或辐射功率度量的（如用瓦、焦耳等），而是用入射的光子数来度量的。这是因为有一类探测器的响应与能量并无直接关系，而是主要与入射的光子数有关。
3）带“光谱”前缀的辐射量是在特定波长上，单位波长间隔内测得的。无“光谱”前缀的辐射量是在全光谱范围内或特定波段内测得的，两者的量纲明显不同。
4）表中发射本领、吸收率、反射率和透过率等项均定义为比值，无量纲。它们主要与材料性质有关，如无说明，工程上将它们默认为红外仪器工作波
ε即光谱发射本领。段内的波段值。如需强调它们是光谱值，也可加下标，如
λ
由于有些辐射术语有多个中文译名，需予说明：
1）辐射通量P（Radiant Flux），也译作“辐射功率”。“通量”和“功率”含义相同，均表示能量传递的时间速率。本书采用“辐射通量”，以求与光度学的“光通量”相呼应。
2)辐射通量密度W（Radiant Flux Density），也译作“辐射发射量”或“辐射出射度”（Radiant Emittance）。由于该术语的英文名就不一致，笔者认为译作“辐射通量密度”或“辐射出射度”均可。“密度”一词能表达出“单位面积”的含义，而“出射度”较容易与“照度”相区分。
3)辐射亮度N（Radiance），也译作“辐射率”。本书用“辐射亮度”，与光度学的“亮度”相对应，或按习惯简称为“辐亮度”。
4)发射本领ε（Emissivity）,有“比辐射率”、“发射率”等其他译名。本
书用“比辐射率”。
1．2．2 辐射亮度和理想朗伯体辐射计算
一个辐射源可以用辐射强度、辐射通量密度和辐射通量来描述其强弱和能量的空间分布。
辐射强度定义为辐射源在单位立体角内的辐射功率，反映了辐射能传递的空
间分布。辐射通量密度是单位辐射面积发出的所有辐射功率，反映了辐射发射的面密度，而辐射通量则是整个辐射源向空间发射的功率，即发射的辐射能的时间速率。
辐射亮度定义是：辐射源在沿视线方向单位投影面积向单位立体角所辐射的
功率。可以用公式表达辐射强度、辐射通量密度和辐射通量与辐亮度的关系。
将辐射亮度对辐射源的面积积分，可得辐射强度：
dA N J A ?=θcos （1.2.1）
将辐射亮度对辐射所张的空间立体角积分，可得辐射通量密度：
Ω=?Ωd N W θcos （1.2.2）
取辐射亮度对辐射所张空间立体角和辐射面积的双重积分，可得辐射通量：
Ω=??ΩdAd N P A θcos （1.2.3） 上述公式中：
N 为辐射源的辐亮度；
dA 为辐射源面元的面积；
θ 为发射方向与dA 法线的夹角；
dA ?θcos 即辐射源面元在发射方向的投影；
辐照度与辐射通量密度有相同的量纲（W/cm 2），但辐射通量密度是发射的功
率密度，而辐照度是单位被照面积接收到的辐射通量，是指接收端的功率密度。当用仪器接收辐射时，入瞳的辐照度按下式计算：
?Ω=d N H θcos （1.2.4）
此公式与（1.2.2）式形式上完全一致，但式中的辐亮度为接收端的辐亮度，对立体角的积分范围应是仪器的接收立体角。下面将要讲到：如不计能量传递过程的损失，辐射源的辐亮度和仪器接收端的辐亮度是相等的。如考虑能量损失，计算也较为简单。因此，工程应用中，源的辐亮度计算十分重要。
一般情况，物体辐射或反射均有方向性，能量仅在一个有限的空间立体角内
传递。换言之，它的辐射亮度与发射方向有关。理想的全漫射体发射的能量应能向半球空间均匀辐射，而且辐射亮度是常数，这种理想的漫辐射体被称为朗伯漫射体。朗伯体面元的辐射强度只与测量方向与面元法线夹角的余弦成正比，即遵循朗伯余弦定律
θθcos cos ∝=dA N dJ （1.2.5）
当我们以不同的视角用肉眼去观察一个具有漫射特性的发光体（如太阳）时，每个视觉细胞“看到”的发光面元dA θcos 是实际面元dA 在视线方向的投影。当我们从法线方向看中心部分，或者从切线方向看边缘部分时，虽然实际面源的大
小是变化的，它在视线方向的投影面积不变，它向瞳孔所张的立体角也不变。由于朗伯体的辐亮度与视线的方向无关，瞳孔接收到的能量不因观察方向而异。因此，我们看到的都是一个均匀的亮团。
图1.4
理想的朗伯体向半球发射的辐射通量密度与其辐射亮度之间存在较简洁的关系。
在球坐标系中
图1.5朗伯体辐射计算图示
()?θθ??θd d r rd d r d sin )sin (2
=?=Ω N d d N d N W πθθθ?θππ
???==Ω=Ω2/0
20sin cos cos （1.2.6）
值得注意的是：辐射通量密度是辐亮度的π倍，而不是π2倍（半球立体角）。
朗伯漫辐射体仅是一个理想模型，它要求在半球空间的辐射都是均匀的。事
实上，许多辐射源只是在一定的空间范围内满足朗伯漫射特性。大多数电绝缘材料，测量方向与法线的夹角不超过60°，导电材料夹角不超过50°，辐射亮度都可近似认为相等。许多光源（如激光二级管）的产品手册中均给出发射瓣的半宽度这样一个指标，发射瓣内辐射亮度基本恒定。
对发射瓣半宽度为ψ的近似漫射体，可以导出辐射功率与辐亮度的关系：
ψπθθθ?θψπ
2020sin sin cos cos N d d N d N W ???==Ω=Ω （1.2.7）
1．2．3 波段辐射量和光谱辐射量
光谱辐射量是在特定波长下用单位波长间隔测量的。由于任何辐射体均有一
定的光谱范围，任何探测装置的光学系统和探测器也有自己固有的光谱响应范围，无论从系统角度还是从应用角度，我们关心的只是波段辐射量。许多文献的公式中，辐射通量、辐射通量密度、辐射强度、辐射亮度和辐照度的波段值并未采用特殊的标识符号，隐含的光谱波段即仪器的工作波段。确有必要说明时，可用下标注明波段范围。
波段辐射量与光谱辐射量的关系为：
)(122
1
21λλλλλλλλλ-??=?W d W W W ＝～
(1.2.8)
)(1221
21λλλλλλλλλ-??==?P d P P P ～
(1.2.9)
)(122121λλλλλλλλλ-??==?J d J J J ～ (1.2.10)
)(122
121λλλλλλλλλ-??==?N d N N N ～ (1.2.11)
物质的辐射、反射、吸收都有一定的光谱范围，甚至有剧变的吸收谱线和发射峰。因此，比辐射率、吸收率、反射率和透过率都是与光谱有关的。如无特殊说明，它们都被默认为仪器工作波段内的平均值。需要强调它们是光谱值时，也可加波长下标。
1．3 点源和面源
辐射能量计算是系统设计的首要一步。当辐射源被视作点源时，或是视作面
源时，采用的辐照度计算方法是不同的。任何辐射源都具有一定尺寸，不可能是一个几何点。所谓点源、面源也不是根据辐射源尺寸大小来划分的，而是根据辐射源的面积是否充满仪器的测量视场。
如果辐射源的面积小于仪器视场的空间覆盖，辐射源面积都是有效的，这样
的辐射源称为点源。当一个红外搜索系统对远方来袭导弹的张角远小于系统瞬时视场角时，尽管测到的辐射可能来自导弹的蒙皮、喷管、或尾焰，我们可以认为全部辐射来自一点。此时，用辐射强度可以计算点源产生的辐照度。
当我们在近距离用热象仪测量导弹的尾焰辐射特性时，我们能得到尾焰温度
场空间分布的热图像。尾焰热像由许多像素组成，每个像素的测量视场很小，它不能探测到全部尾焰。此时尾焰的辐射面积只有部分是有效的，故应视作面源。我们可用辐射亮度来计算面源产生的辐照度。
1）点源产生的辐照度:
假设： 点源辐射强度为J ；
点源到被照面元dA 的距离为l ；
面元法线与入射光线的夹角为θ。
可推导得：22cos cos l J dA l JdA dA Jd H θθ==Ω= （1.3.1） 式中 Ωd 为点源对面元所张的立体角。 由式可见，在不考虑辐射传输损失时，点源产生的辐照度与距离平方成反比。其原因是：尽管点源的辐射强度不变，点源对系统所张的立体角随距离增加而减小。当辐射源未充满测量系统的视场覆盖时，系统测得的辐射数据与距离等测量条件有关,不能反映辐射源的真实情况。 2）面源产生的辐照度
根据式（1.2.3），仪器接收到的辐射通量取决于它的接收面积和接收立体角，而仪器的接收面积与它的有效孔径有关，接收立体角与系统视场有关。因此，有效孔径及视场是仪器最基本的参数。 对面源来讲，当测量距离确定后，由于仪器视场的限制，源发射面积中只有
部分是有效的。由于有效孔径的限制，源向空间发射的能量只有落在有限的立体图1.6 点源产生的辐照度
角内的部分能被系统所接收。
假设：2dA ：仪器入瞳面积；
2θ：2dA 法线与测量方向的夹角。
2Ωd ：仪器视场立体角；
1dA ：面源有效发射面积；
1θ：1dA 法线与测量方向的夹角。
1Ωd ：面源发射立体角； l ：测量距离；
2
221cos l dA d θ=Ω （1.3.2） 2112cos l dA d θ=
Ω (1.3.3)
假定光束传输过程中没有吸收、反射等损失，应有：
22221111cos cos dA d N dA d N P Ω=Ω=θθ (1.3.4)
将(1.3.2)、(1.3.3)式代入(1.3.4),得:
21N N = (1.3.5)
上式表明：如忽略传输损失，辐射源的亮度等于仪器接收端的辐亮度。如考虑传输损失，两者也仅差一个传输效率。
上述结论虽是通过一个特例导出的，实际上它反映了一个封闭光束在无损失的同种介质传输时亮度的传递关系,具有普遍的意义。不仅光束源端和接收端的1dA
2dA
图1.7 封闭光束无损传输时亮度守恒关系
亮度是相等的，在封闭光束的各个截面的亮度也处处相等，我们称之为亮度守恒定律。
由于利用辐射的一些基本定律可较为方便地求得源的辐亮度，接收辐亮度则等于源的辐亮度，或源的辐亮度乘以传输效率。知道了仪器接收的辐亮度，就不难求得辐照度和辐射功率。当测量方向与仪器光轴重合时，公式更为简洁。
2ω?=Ω?=N N H
2ω??=Ω??=A N A N P 式中：ω,,ΩA 分别为仪器的入瞳面积、视场立体角和视场角。
由于Ω?A 是仪器固有的参数，只要满足面源的约定，仪器测得的辐射功率正比于源的辐亮度，而与测量距离无关。这样就可以获得真实的辐射数据。现以一个激光探测的实例说明之。
实例：用一个10.6微米CO2激光器（15W, 出射窗￠5mm ）作为光源，激光束打在墙面后漫射。用一台室温热象仪（ 8～14微米，120°视场，320×240元象素）对激光散射斑成像。热象仪至墙面，激光源至墙面均为2米。
求：入射到热象仪的激光辐照度
热象仪瞬时视场 rad IFOV 31075.8deg 5.0240/120-?===
瞬时视场所张的立体角
室温热像仪
图1.8 激光散射辐射能量计算
()Sr IFOV d 52321066.7)1075.8(--?=?==Ω
每个像元能看到的有效辐射面积 ()()22321.375.175.11075.8200cm IFOV l S eff =?=??=?=-
激光斑面积 22
2
2.045.014.34cm d S =?==π 激光散射的辐射强度
Sr W P J /78.414
.315===π 按点源公式，热象仪处辐照度
22422/12.0/102.1cm mW cm W l
P l J H =?===-π 如在激光器前加凹透镜发散，束散角为1°，墙面上光斑直径约35mm ，辐射源已充满瞬时视场，因此，只有部分光斑的能量能到达探测元。可先求激光散斑的辐亮度：
S
P W N '==ππ 式中 S '为发散光斑面积
再求得系统入瞳处的辐照度 2IFOV N d N H ?=Ω?=
.可以发现：照射在热像仪的照度与热像仪至墙的距离无关。距离增加时，每个像元能看到的有效辐射面积与距离的平方成正比，而光斑对热像仪所张的立体角与距离平方成反比，只要发散光斑还是充满像元视场，辐射面积的增加完全补偿了立体角的减小，热像仪收到的辐射通量不变，即照度不变。
1．4 辐射基本定律
1．4．1 辐射体的分类
如果用光谱辐射计来考察各种辐射源的光谱分布，可明显地看出，存在两类完全不同的辐射源。如果辐射源是灼热固体或液体，则光谱分布曲线是连续的，仅有一个最大值，其波长随辐射源温度而变化，这种辐射源称为热辐射体。若辐射源是火焰或气体中的电气放电，则光谱分布曲线是不连续的，此时辐射通量集中在狭窄的光谱区间。用高分辨率的单色仪可以发观，这些区间十分挟窄．陡峭得象一条线．故这种分布称为线谱。另外，光谱也可以由狭窄的的线带组成，这种情况称为带谱。具有线谱或带谱的辐射源，称为选择性辐射体。初看起来，通量集中的所在波长在整个频谱上的位置似乎是杂乱的。详细的考察表明；它们表征了一定类型的辐射原子和分子的特性。因而，这些波长构成了辐射源独有的特征：线谱是原子的特征，带谱是分子的特征。
红外系统设计者可能碰到的一些选择牲辐射体有：喷气发动机或火箭排出的热气流．再入大气层物体周围的激波受激层，以及通汛系统所用的气体放电源。典型的热辐射体有；喷气发动机发火箭尾喷管的热金属、气动加热表面、汽车、人．大地、空间飞行器以及天体。由于热辐射体远为普遍，因此，首先讨论一下适用于这些辐射源的定律。
1．4．2 热辐射定律
1．4．2．1 基尔霍夫定律、比辐射率定义
19世纪后半期，物理学家一直在试图解释热辐射体的光谱能量分布。1860年，基尔霍夫在研究辐射传输的过程中发现：在任一给定的温度下，辐射通量密度和吸收系数之比，对任何材料都是常数。用一句精练的话表达，即：“好的吸收体也是好的辐射体”。
基尔霍夫还提出用“黑体”这个词来说明能吸收全部入射辐射能量的物体，按照他的定律，黑体必然是最有效的辐射体。因而，黑体是一个比较标准，它是任何其它辐射源可以与之进行比较的最有效的辐射体。一个辐射源的比辐射率即是指它的辐射能力与黑体发射能力之比。
从能量守恒角度很容易理解基尔霍夫定律。如果，我们将物体A
1、A
2
放在恒
温容器内，令容器内部为真空，则物体与容器之间及物体与物体之间只能通过辐射和吸收来交换能量。当系统达到热平衡时，所有物体与容器的温度相等，均为
同一温度T。但是，物体A
1和A
2
的表面情况不一样，它们所辐射出去的能量也不
一样。显然，只有当辐射能量多的物体吸收能量也多时，才能和其他物体一样保持温度T不变。这就说明：物体的辐射出射度和吸收率之间存在一定的比例关系。
基尔霍夫定律可用数学公式表达为：
图1.10从能量守恒角度看基尔霍夫定律
)(2211T f W W W B A A A A ==???==αα （1.4.1） 这里B W 为黑体（1=B α）在温度T 时的辐射出射度。
我们将比辐射率定义为辐射源的辐射出射度与具有同一温度的黑体的辐射出射度之比。即：
B W W =ε (1.4.2)
比辐射率是一个比值，其值介于非辐射源的零和黑体的1之间，可用来度量辐射源接近黑体的程度。代入基尔霍夫定律（1.4.1），可得到比辐射率和吸收率的关系：
ααε===B B B W W W W (1.4.3)
结论：在给定温度下，任何材料的比辐射率在数值上等于该温度时的吸收率。
基尔霍夫定律对所有波长的全辐射是正确的，对波长为λ单色辐射也成立。
),(2211T f W W W B A A A A λααλλλλ
λ
==???== (1.4.4)
对波长为λ单色辐射，同样可定义光谱比辐射率，并得到： λλλλλλλααε===B B B W W W W (1.4.5)
例如：地球大气中有一层稳定的二氧化碳气体，它在14～16微米有一很强吸收带，也是14～16微米很稳定的强辐射源。卫星红外地平仪的探测波段就选择在14～16微米，实际探测的是稳定的二氧化碳大气层的辐射，而不是地球大地的辐射。这样可消除地球大地的辐射不均匀对姿态控制精度的影响。
1．4．2．2 普朗克定律
1879年，斯蒂芬从他的实验测量中得出结论：黑体辐射的总能量与它的绝对温度的四次方成正比。1884年，波尔兹曼应用热力学的关系也得到同样的结论；这个结果就是熟知的斯蒂芬－波尔兹曼定律。1894年，维恩发表位移定律，给出了黑体辐射光谱分布的一般形式，遗憾的是它仅与低温时短波段的实验数据相符。然而，他的位移定律，即温度与辐射能量峰值波长关系的距离仍然有效。1900年，瑞利基于经典物理的概念，推导出与高温时长波段实验数据相吻合的表达式，可是表达式预言能量随波长减小会无限制增加，被人称为“紫外灾难”。
1900年，普朗克发表的辐射定理，用量子物理的新概念补充了经典物理理沦，完整叙述了黑体辐射的光谱分布。普朗克定理可表示为:
11
2/52-=kT ch e hc W λλλπ (1.4.6)
通常也可写成：
11/512-=T c e c W λλλ (1.4.7)
温度从500°K 到900°K 范围的黑体辐射光谱通量密度曲线如图所示。这是一个重要范围，因为它包括了涡轮喷气机尾喷管的温度。
图1.11
全光谱的辐射通量密度与光谱分布曲线下的面积相对应，可积分求解：
?∞
=0),()(λλλd T W T W
(1.4.8)
由图可见：随黑体温度增加，总辐射通量密度迅速增加，光谱辐射的峰值波长随向短波方向移动。另外，不同温度的光谱分布曲线彼此不相交，说明任何波
长的光谱通量密度都随温度的升高而增加。
波段的辐射通量密度也可用同样方法求得，只是积分限不同：
?=2
1),()(λλλλλd T W T W
(1.4.9)
可借助黑体辐射表计算波段辐射通量密度，由于黑体辐射表给出的是0～λ的辐射通量密度，可作变换求得结果：
???-=1
2210
0λλλλλλλλλλd W d W d W (1.4.10) 例如： 热成象系统经常要用到常温（300°K ）的黑体在8～14微米的辐射功率密度，可有：
???-=8
1401481λλλλλλd W d W d W =2.3695×10-2-6.4403×10-3=1.7255×10-2 W ·cm -2。
随计算机技术的发展，用数值积分方法计算黑体辐射已不是难事。
1．4．2．3 斯蒂芬-波耳兹曼定律
在从零到无穷大的波长范围内,对普朗克光谱分布函数积分,可得黑体辐射到半球空间的辐射通量密度：
4432450152T T h c k d W W σπλλ===?∞
(1.4.11)
式中 σ: 斯蒂芬-波耳兹曼常数, 5.6697×10-12 （42--??K cm W ）
辐射通量密度与绝对温度的四次方成正比。因此，相当小的温度变化，就会引起辐射功率密度很大的变化。
1．4．2．4维恩位移定律
求普朗克光谱分布函数对波长的偏微分，并令其为零，可得出黑体的光谱辐射通量密度的峰值波长m λ和黑体绝对温度T 之间满足：
8.2897=T m λ 微米 (1.4.12)
在实际可以达到的温度范围内, 光谱辐射的峰值波长均位于红外区域。如300K 室温条件下，峰值波长为9.66微米，因此，8至14微米红外波段有时也称为热红外波段。
峰值波长的光谱辐射通量密度与绝对温度的五次方成正比，即：
5bT W m =λ
(1.4.13) 式中 b 为1.2862×10-15 （5112----????K Sr cm W μ）
1．4．2．5 微分辐射亮度
我们将单位温差产生的黑体辐射亮度差称为微分辐射亮度，有的书上也称辐射对比度。
微分辐射亮度与红外系统的温度灵敏度关系十分密切。根据一幅红外热图像中目标和背景辐射亮度的差别，我们可以区分船只与水面、车辆与道路、庄稼与草地、建筑物与地面等。实际上，目标和背景之间温度差和比辐射率差都能产生两者的辐射对比度。为便于评估，红外热成像系统的探测灵敏度可用温度灵敏度的形式表达。如用：等效噪声温差（NEDT ）、最小可分辨温差（MRDT ）等。知道了热成像系统的温度灵敏度，由于比辐射率引起辐射对比度完全可用等效折算方法求得。
微分辐射亮度同样有光谱值和波段值之分，先介绍光谱微分辐射亮度。
根据普朗克定律，黑体的光谱微分辐射亮度为：
11)()(/512-==T c e c T W T N λλλπλπ (1.4.14)
则光谱微分辐射亮度（单位：1112----????K Sr cm W μ）为 2//6221)1()(22-=??T c T
c e e T c c T T N λλλλπ (1.4.15)
光谱微分辐射亮度是温度、波长的函数，在峰值波长c λ 处取得最大。对
单位温差变化，波长为c λ辐射的亮度差最大，对探测最为有利。光谱微分辐射亮度的峰值波长与温度之积也是常数，可表示为：
2411=T c λ 微米·°K (1.4.16) 对照维恩位移定律，光谱微分辐射亮度达到最大的峰值波长c λ不再是光谱辐射出射度达到最大的m λ，c λ小于m λ。
对于300K 的温度，c λ等于8微米，峰值波长m λ为9.66微米。后面章节将讲到，地球大气层不是对所有波长都透过的，主要的大气窗口位于2到2.5微米, 3到5微米和8到13微米。8到13微米是热像仪观察地面目标最理想的工作波段。无论是光谱辐射量,还是光谱辐射量随温度的变化率均较其他两个窗口高得多。
光谱微分辐射亮度在工作波段的积分值叫做微分辐射亮度：
λλλλd T T N T T N ??=???)()
(2
1 (1.4.17)
例1：计算室温墙面(300K)和人的皮肤（305K ）在8～14微米的辐射出射度, 忽略比辐射率的影响。
可用两种方法：
1）直接用普朗克定律计算 )cm (W 101.72)300()300(2-2-14
8
??==?λλd K W K W
)cm (W 101.85)305()305(2-2-14
8??==?λλd K W K W 2) 利用300K 时的出射度和微分辐射亮度计算
300K 时8～14微米波段的微分辐射亮度：
)(1042.8)300()
300(1125148----????=??=???K Sr cm W d T
K N T K N λλ 305K 皮肤的辐射出射度：
()5108.423.14 1072.1300)305(5-2-???+?=???? ????+=T T N K W K W π
)cm (W 101.85-2-2??=
温差较小时，两种方法算得结果近似相等。
例2： 如一个8～14微米波段热象仪的300K 室温时的温度灵敏度为0.1K ，试估算如用来探测浮冰，或高压电缆接头，温度灵敏度将是多少？
可分别计算300K 室温，273K 浮冰及350K （设温升50度）的微分辐射亮度： )(1042.8)300()
300(1125148----????=??=???K Sr cm W d T K N T
K N λλ )(1035.6)273()
273(1125148----????=??=???K Sr cm W d T K N T
K N λλ )(1022.1)350()
350(1124148
----????=??=???K Sr cm W d T K N T K N λλ 室温时的温度灵敏度为0.1K 的热像仪，如探测浮冰，温度灵敏度为0.13K,如用来检测电缆接头是否过热，温度灵敏度可达0.07K 。红外系统的温度灵敏度与被测物温度有关。
1．4．3 比辐射率
1．4．3．1 黑体、灰体和选择性辐射体
比辐射率定义为辐射源的辐射出射度与具有同一温度的黑体的辐射出射度之比。比辐射率是材料种类及表面磨光程度的函数，它随波长和材料温度而变。根据热辐射定律，可将全光谱的比辐射率写成更普遍的表达式：
???∞∞
∞
=='=0400
1λεσλ
λεελλλλλd W T d W d W W W (1.4.18)
根据光谱比辐射率，可将辐射体分为三类：
1） 黑体或普朗克辐射体，其1≡λε；
2） 灰体，其λε＝常数，但小于1；
3） 选择性辐射体，λε随波长而变。
图1.13
由于黑体是最佳的热辐射体,在同样的温度下，其总辐射通量或任意光谱区间的波段辐射通量都比其他辐射体大。因此，黑体的光谱分布曲线是各种辐射体光谱分布曲线的包络线。
灰体的比辐射率是黑体的一个不变的分数，这是一个特别有用的概念。因为有些辐射源，如喷气机尾喷管、气动加热表面、无动力空间飞行器、人体、大地及空间背景在有限的光谱区间内都可视为灰体，并对大多数工程计算有足够的准确度。
图1.12黑体、灰体和选择性辐射体的比辐射率
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。
红外辐射材料
红外辐射材料 精细产业技术2007-06-16 14:01:03 阅读516 评论1 字号：大中小订阅 1 一种建筑玻璃用隔离红外辐射薄膜材料 一种建筑玻璃用隔离红外辐射薄膜材料，由基层和功能层构成，基层为透明的介质薄膜衬底材料，用于改 善膜的力学性质。所述功能层的厚度在3纳米到2000纳米之间，由一种、两种或两种以上的介质膜构成， 介质膜包含至少一层金属介质膜或者至少一层介电介质膜，也可以由多层的金属膜和介电介质膜构成。选 择二氧化钛或者氧化锆等对紫外强烈吸收的介质用于所述功能层中的介电介质膜或者基层中介质材料，在 隔离红外的同时具备紫外防护能力。通过调节该材料的纳米颗粒尺寸可以覆盖部分或者整个紫外区域，在 保证可见光区域透明的同时可完全隔离红外辐射并且有较强的防紫外的功能，从而达到节能、保健的功能。 2 一种碳材料的高温远红外辐射电热体及其制备方法 本发明提供一种碳材料的高温远红外辐射电热体及其制备方法，该高温远红外辐射电热体的发热元件为碳 毡、碳布、石墨毡、石墨布、碳/碳复合材料板片、碳/石墨复合材料板片之一组成。其发热元件的碳含量大 于95％，氧含量低于0.005％，电阻率在(0.001～100)Ω.cm之间。电热体的绝缘体的外部涂覆具有远红外 辐射特性的陶瓷薄膜层。本发明还提供了一种高温远红外辐射电热体的制备方法。本发明的高温远红外辐 射电热体可应用于民用、保健和工业等领域，具有使用寿命长，高热高效等特点。 3 黑色陶瓷红外辐射材料 通常红外辐射陶瓷价格昂贵,以提钒尾渣为原料之一制造的黑色陶瓷具有0.83-0.9的红外辐射率而价格低 廉.本发明所述的黑色陶瓷红外辐射材料是在原料中除提钒尾渣外再加入钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、 锌、锆、铌元素及其化合物一种或一种以上,使所述的陶瓷具有0.9-0.95的红外辐射率. 4 具有特殊医疗效果的红外辐射材料及芯片 本发明的红外辐射复合材料，以单质和化合物形式的过渡元素和稀土元素为主要成分。用此复合材料制成的芯片作为辐射元件，在工作温度下加热，可以发射出能产生特殊医疗效果的红外辐射，发射谱线的波长在２～２５微米范围内，比辐射率为０．８５～０．９５。 5多晶矿化黑陶瓷红外辐射材料及应用 一种多晶矿化黑陶瓷远红外辐射材料，属于红外辐射材料领域。本发明提供新的远红外辐射材料，是由 铬铁矿、钛铁矿、锆英砂等矿物原料中一种或一种以上组成，或由９０％（重量）这三种矿物原料中二种 或二种以上辅以１０％（重量）化工原料组成。$本发明提供的远红外辐射材料，可用作远红外加热基础材 料外，还可加入适量陶土后烧成灯型、板型、管状等各种远红外加热器件。 6高效红外辐射材料的制备方法 本发明属于高效红外辐射材料的制备方法。$材料组成为Ｆｅ２Ｏ３５０－７０％，ＺｎＯ２５－１５％， ＳｎＯ２１－３％Ｎｉ２Ｏ３２０－２５％Ｃｏ２O３４－７％于硝酸盐水溶液中加热，ｐＨ＝５－６，搅拌成 粥状经１１０℃烘干，５００－６００℃焙烧１．５－２小时，１１５０－１２００℃焙烧１０－１５小 时，研成２００目即可。$该辐射材料结构稳定，寿命长，在３０－８００℃内，从２．５－２５μｍ范围 内，辐射率均达９５％以上，能量分布半宽度为５μｍ。 7 一种红外辐射材料的烧结方法 一种红外辐射材料的烧结方法，以原料成分为特征。粉状原料中至少含有锆英砂２６—７０％、三氧化二 铁３—７％、氧化铬４—７％、苏州陶土２３—３３％、刚玉粉２７—４１％、氧化钴１—５％，再和入
远红外线对人体的作用
对人体作用 简述 红外线是在所有太阳光中最能够深入皮肤和皮下组织的一种射线。由于远红外线与人体内细胞分子的振动频率接近，“生命光波”渗入体内之后，便会引起人体细胞的原子和分子的共振，透过共鸣吸收，分子之间摩擦生热形成热反应，促使皮下深层温度上升，并使微血管扩张，加速血液循环，有利于清除血管囤积物及体内有害物质，将妨害新陈代谢的障碍清除，重新使组织复活，促进酵素生成，达到活化组织细胞、防止老化、强化免疫系统的目的。所以远红外线对于血液循环和微循环障碍引起的多种疾病均具有改善和防治作用。此外，对人体内的一些有害物质，例如食品中的重金属和其它有毒物质、乳酸、游离脂肪酸、脂肪和皮下脂肪、钠离子、尿酸、积存在毛细孔中化妆品残余物等，就能够借助代谢的方式，不必透过肾脏，直接从皮肤和汗水一起排出，可避免增加肾脏的负担。 一般来说，燃料燃烧、电热器具热源等放出的红外线多属于近红外线，由于波长较短，因此产生大量的热效应，长期照射人体后会产生灼伤皮肤及眼睛水晶体等伤害。波长更短的其它电磁波如紫外线、X射线及γ射线等，会使原子上的电子产生游离，对人体更有伤害作用。远红外线则不然，由于波长较长，能量相对较低，所以使用时相对较少烫伤之危害。 远红外线也和家用电器所放射出的低频电磁波不同，家用电器所释出的低频电磁波可穿墙透壁及改变人体电流的特性，而被人们高度怀疑其危害性。远红外线在人体皮肤的穿透力仅有0.01至0.1厘米，人体本身也会放出波长约9微米的远红外线，所以和低频电磁波不可混为一谈。远红外线被用在许多疾病的辅助治疗上，例如筋骨肌肉酸痛、肌腱炎、褥疮、烫伤及伤口不易愈合等疾病，都可以利用远红外线促进血液循环的特性，而达到辅助治疗的目的。 作用 1、令水分子活性化，提高身体的含氧量 人体约70%是水分．血液的水分比率更高达80% 若血气不足，血液中的水分子便集结成惰性水（即四个氢分子和一个氧分子结合），不能通过细胞膜。远红外线能使水分子产生共振，变成独立水分子（即两个氢原子和一个氧原子结合），提高身体的含氧量，细胞因而能恢复活力，精神更畅旺、头脑更灵活．进而能提高抗病能力，延缓衰老。 2、改善微循环系统 独立水分子可自由出入细胞之间，再透过共鸣共振，转化为热能，令皮下深层的温度微升，血流速度加快，微丝血管扩张；微丝血管开放愈多，心脏的压力便可减少，微丝血管的功能是向人体60兆个细胞供应氧气和营养，同时将新陈代谢产生的废物排出体外。若微
第四章 红外分光光光度法(书后习题参考答案)
第四章 红外分光光光度法(书后习题参考答案) 1．CO 的红外光谱在2 170cm -1处有一振动吸收峰．问 （1）CO 键的力常数是多少？ （2）14CO 的对应峰应在多少波数处发生吸收？ 解：碳原子的质量2323100.210022.612--?=?= C m g 氧原子的质量2323106.210022.616--?=?=O m g (1) σ =2071cm -1 O C O C m m m m k c ?+= )(21πσ 2346 210210)6.22(106.22)217010314.32()2(--?+???????=+=O C O C m m m m c k σπ =18.6×105 dyn·cm -1=18.6N·cm -1(厘米克秒制) (2)14CO 2323103.210022.614-?=?=C m g 2071106.23.210)6.23.2(106.1810314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 或O C O C O C O C m m m m m m m m +???+=1212141412σσ σ =2080cm -1 2．已知C―H 键的力常数为5N/cm ，试计算C―H 键伸展振动的吸收峰在何波数？若将氘（D ）置换H ，C―D 键的振动吸收峰为多少波数． 解：C-H 键：k =5N·cm -1=5.0×105dyn·cm -1 碳原子的质量：m C =2.0×10-23g, 氢原子的质量：23 231017.010022.61--?=?= H m g 氘原子的质量： 23231034.010022.62--?=?=D m g 依2121)(21m m m m k c ?+= πσ得 29961017.00.210)17.00.2(10510314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 21991034.00.210)34.00.2(10510314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 3．指出以下振动在红外光谱中是活性的还是非活性的 分 子 振 动 （1）CH 3一CH 3 C―C 伸缩振动 （2）CH 3一CC13 C―C 伸缩振动 （3）SO 2 对称伸缩振动 （4）CH 2=CH 2 C―H 伸缩振动 C C H H
远红外线
远红外线
太阳光线大致可分为可见光及不可见光。可见光经三棱镜后会折射出紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线（光谱）。红光外侧的光线，在光谱中波长自0.75至1000微米的一段被称为红外光，又称红外线。红外线属于电磁波的范畴，是一种具有强热作用的电磁波。红外线的波长范围很宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。肉眼看不到红外线，任何物体都发射着红外线。热物体的红外线辐射比冷物体强。 远红外线简介 自然界有无数的远红外放射源：宇宙星体、太阳；地球上的海洋、山岭、岩石、土壤、森林、城市、乡村、以及人类生产制造出来的各种物品，凡在绝对零度（-273.15℃）以上的环境，无所不有地发射出不同程度的红外线。现代物理学称之为热射线。由能量守恒定律得知，宇宙的能量不能发生，也不会消失，只可以改变能量的方式。热能便是宇宙能量的一种，可以用放射（辐射）、传导和对流的方式进行转换。在放射的过程中，便有一部份热能形成红外线。红外线放射速度与可见光线相同，而且能够像光一样直线前进；如果使用反射板，便能改变它的传导方向。 几十年前，航天科学家对处于真空、失重、超低温、过负荷状态的宇宙飞船内的人类生存条件进行调查研究，得知太阳光当中波长为6000~15000纳米的远红外线是生物生存必不可少的因素。因此，人们把这一段波长的远红外线称为“生命光波”。这一段波长的光线，与人体发射出来的远红外线的波长相近，能与生物体内细胞的水分子产生最有效的“共振”，同时具备了渗透性能，有效地促进动物及植物的生长。 远红外线产生 简述 远红外线有较强的渗透力和辐射力，具有显著的温控效应和共振效应，它易被物体吸收并转化为物体的内能。远红外线被人体吸收后，可使体内水分子产生共振，使水分子活化，增强其分子间的结合力，从而活化蛋白质等生物大分子，使生物体细胞处于最高振动能级。 由于生物细胞产生共振效应，可将远红外热能传递到人体皮下较深的部分，以下深层温度上升，产生的温热由内向外散发。这种作用强度，使毛细血管扩张，促进血液循环，强化各组织之间的新陈代谢，增加组织的再生能力，提高机体的免疫能力，调节精神的异常兴奋状态，从而起到医疗保健的作用。
远红外功能性材料
一、什么是远红外线 红外线是国外著名科学家赫歇尔在一次科学实验中发现的，他发现在太阳的可见光线以外存在着一种神奇的光线，人的肉眼无法看见这种光线，但它的物理特性与可见光线极为相似，有着明显的热辐射。由于它位于可见光中红光的外侧，故而称之为红外线，红外线的波长范围很宽，介于0.75——1000微米之间，在红外线中，波长较短的为近红外线，而远红外线是红外线中波长最长的一段红外线。根据使用者要求的不同，划分的标准不尽相同，在实际应用中，通常将波长在2.5微米以上的红外线称为远红外线。 二、红外线的划分 根据使用的要求不同，红外线的划分很不相同。 把能通过大气的三个波段划分为：近红外波段1~3微米 中红外波段3~5微米 远红外波段8~14微米 根据红外光谱划分为：近红外波段 1～3微米 中红外波段 3～40微米 远红外波段 40～1000微米 医学领域中常常如此划分：近红外区 0.76～3微米 中红外区 3～30微米 远红外区 3～30微米 医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。近红外线或称短波红外线，波长0.76～1.5微米，穿入人体组织较深,约5～10毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5～400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。 三、远红外线的特性 远红外线是电磁波的一种；它是不可见光，但却具备可见光所具有的一切特性，远红外线的主要物理特性如下： 1发射性： 因为远红外是属于光线范围的电磁波，所以它与光线一样不需要任何媒介便可直接传导，这就是远红外的发射性。 2渗透性（渗透力）： 虽然远红外是属于光线的电磁波，但在渗透力上与其它可见光不同。远红外具有独特的穿透力，其能量可作用到皮下组织一定深度，再通过血液循环，将能量达到深层组织及器官中。这就是远红外线的渗透性。 3吸收、共振性： 根据基尔霍夫辐射定律：任何良好的辐射体，必然是良好的吸收体。在同一温度下，辐射体本领越大，其吸收本领越强，两者成正比关系，所有含远红外的物体，既可以辐射远红外线，也可以吸收远红外线，辐射与吸收对等。而人体每时每刻也都在发射远红外线，据测定：人体发射的远红线波长在9.6微米左右，所以，本单位经销的红外电热画系列产品中所产生的远红外线的波长在8----14微米，和人体表面峰值正相匹配，形成最佳吸收并可转化为人体的内能，极为密切影响到人类生命的起源、发生和发展，所以我们又称这一波长范围的远红外线
远红外辐射元件及涂料
远红外辐射元件及涂料 一、远红外辐射元件的分类 1、以供热方式分 旁热式：由外部供热给辐射体产生辐射能。如电热丝 供热给辐射体。 直热式：电热元件既是发热体又是辐射体。如电阻带 2、以结构形式分 灯状辐射元件金属氧化美管 管状辐射元件碳化硅管 板状辐射元件乳白石英玻璃管 二、管状远红外辐射元件 1、金属氧化镁管 （1）结构 基体材料：常用普通碳钢 热源：电热丝，管隙充填氧化镁粉（具有良好的导 热性绝和缘性）。 基体表面涂复远红外涂料 （2）在炉体上的安装 ①金属基体，机械强度高，寿命长，更换维修方便。 ②容易制造出各种形状
③金属基体高温下（600 。C ）出现可见光，使红外线所占比例减少。 ④ 1m 以上金属管高温下易产生变形，易出现烘烤不均 的现象。 ⑤远红外涂料易脱落。 2、碳化硅管 （1）结构 特点： （1）碳化硅是一种良好的远红外辐射材料，远红外区的辐射率较高，与食品的吸收光谱匹配可达到较好的匹配效果，节能较明显。 基体：碳化硅管 含碳化硅65% 粘土35% 混合、成型、烧结而成 热源：电热丝 碳化硅具有绝缘性， 所以不需要添加充填物 涂层：表面涂有远红外 涂料
（2）制造工艺简单，成本低、涂层不易脱落。 （3）抗机械振动性能差，易断裂。 （4）隧道炉更换较困难，箱式炉用的较多 （5）热惯性较大，升温时间较长。 特点： （1）通电自热，不用电热丝。 （2）单位面积发热量大，温升快，节电效果明显。 （3）成本高。 （4）使用安装技术性强 4、乳白石英玻璃管 基体：乳白石英玻璃管 特点： （1）光谱辐射率高，ελ3~8μm,11~25μm ελ =0.92 （2）电能辐射能转化率高η=0.65~0.7 （3）热惯性小，通电到热平衡时间为2~4分钟 （4）不需涂层，基体直接辐射远红外线，无涂层脱落。（5）节电明显，优于金属管、碳化硅管。 （6）成本高，易碎。 节电机理: （1）电能辐射能转化率高η=0.65~0.7 （2）可达到最佳匹配 三、板式热元件
什么是远红外线
什么是远红外线？ 远红外线是一种电磁波，类似于微波和X射线，但不同的是每一种波所携带的能量的不同，其中远红外线占据太阳辐射能量的72%。远红外线的波长范围为4μm-1000μm(日本远红外协会定义为3μm-1000μm)，科学家将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，称为近红外线、中红外线及远红外线。远红外线是红外线范围波段最宽的。（如下图所示） 远红外线：在太阳光谱中波长自0.76至1000微米的称为红外线。其中，0.76至2微米是近红外线，2至4微米的是中红外线，4至1000微米的是远红外线. 太阳光线大致可分为可见光及不可见光。可见光经三棱镜后会折射出紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线(光谱)。红光外侧的光线，在光谱中波长自0.76至400微米的一段被称为红外光，又称红外线。 红外线属于电磁波的范畴，是一种具有强热作用的放射线。红外线的波长范围很宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。 几十年前，航天科学家对处于真空、失重、超低温、过负荷状态的宇宙飞船内的人类生存条件进行调查研究，得知太阳光当中波长为8~14微米的远红外线是生物生存必不可少的因素。因此，人们把这一段波长的远红外线称为“生命光波”。8~14微米的远红外线这一段波长的光线，与人体发射出来的远红外线的波长相近，能与生物体内细胞的水分子产生最有效的“共振”，同时具备了渗透性能，有效地促进动物及植物的生长。
医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。近红外线或称短波红外线，波长0.76～1.5微米，穿入人体组织较深,约5～10毫米;远红外线或称长波红外线，波长1.5～400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。(但在实际应用中通常把2.5微波以上的红外线通称为远红外线。) 热是如何来的呢?三种方法(传热)? 热高温低。这是一个原则。方法有三种传热方式(传导，对流和辐射)。传热实际执行的形式，这三种方法的组合比例。 ①传导传热 热逐渐铁棍的一端被加热时，并最终变得炙手可热。它被称为传导传热，热传输是通过这种方式的材料。热导率是由不同的材料。金属是热的良导体。气体一般是低的热传导体。因此有许多小孔的材料，热传导变得较低。 ②对流传热 当从底部加热液体和气体，例如水和空气的对流换热，温暖的一部分上升，因为它的密度，扩大减轻。另一方面，冷上部下降。多次执行这些操作，总的温度上升。在这种方式中，移动液体和气体的传热方法被称为对流。 ③辐射换热 传热的方法，不需要介质，被称为辐射传热，太阳能热直接到达地球温暖地面。热量被直接吸收材料在电磁波的形式和材料的温度升高。(激活构成物质的原子振动)传热远红外线辐射传热本身。当有气体氮气(N2)和氧气(O2)，作为一个中间介质，不被吸收的远红外线，但它被吸收气体如二氧化碳(CO2)和水蒸气(H2O)的极性。
红外线辐射源如何区分
红外线辐射源如何区分 红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米至1毫米之间，是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。俗称红外光。 以发射红外辐射为主的辐射体。严格地说，凡能发射红外辐射的物体都可称为红外辐射源。由于自然界任何高于绝对温度零度的物体都在发射红外辐射,因此,任何物体都是红外辐射源，只是辐射强度不同而已。 红外线的波长范围很宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。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。 红外线辐射源可区分为四部分：
白炽发光区（Actinic range）：或称“光化反应区”，由白炽物体产生的射线，自可见光域到红外域。如灯泡（钨丝灯，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太阳。 热体辐射区（Hot-object range）：由非白炽物体产生的热射线，如电熨斗及其它的电热器等，平均温度约在400℃左右。 发热传导区（Calorific range）由滚沸的热水或热蒸汽管产生的热射线。平均温度低于200℃，此区域又称为“非光化反应区” （Non-actinic）。 温体辐射区（Warm range）：由人体、动物或地热等所产生的热射线，平均温度约为40℃左右。 更多的光污染知识介绍，更多造成光污染的原因请大家继续关注的相关知识。
远红外线对孕妇的影响
远红外线对孕妇的影响 女性在怀孕以后，需要避免出入很多不同类型辐射光线的环境，这些辐射会容易给腹中的胎儿生长发育带来不同类型的影响，严重的甚至会遭致畸形或者流产。但是，电子产品的广泛应用，让我们生活中有很多时候无法避免的会收到一些光线，比如说远红外线，所以很多人会担心：远红外线对孕妇的影响。 远红外线对孕妇的影响 1、红外线不会对孕妇和婴儿造成危害，但是最好不要长期接触为好，远红外线也是一种涉嫌，但是不同于电磁波，只是穿透皮肤表层约2mm，不会穿透子宫进入胎儿体内。 2、远红外线是一种对人体有一的光，远红外对人体没有坏处，和家用电器所放射出的低频电磁波不同，家用电器所释放出的低频电磁波克穿透墙壁及改变人体电流的特性，二倍人们高度怀疑危害性。远红外对人体的皮肤穿透力仅有0.01至1厘米。 3、远红外是长波段的不可见光，只要发热物体都会产生，一般来说，100度以下物体的红外线是长波红外，也就是常说的远红外。 4、发光发热的物体都会产生红外线，红外线非电离辐射，一般不会影响孕妇和婴儿的健康，但强烈的红外会损伤视网膜，不可直接照射眼睛，如遇吧光线，长时间照射眼睛，会损伤视力。 孕妇可以养哪些植物防辐射 1、芦荟，多年生常绿植物，叶肉质而肥厚，芦荟凝胶可以阻止紫外线辐射对免疫系统产生的危害，并能恢复被损伤的免疫功能，使晒伤皮肤获得痊愈。 2、山人章和仙人球。这两种植物非常容易种植，仙人掌带刺的肉质肥厚，水分丰富，易于吸收和化解周围的线磁场辐射，帮助减少室内的空气污染。 3、绿箩。具有超强的空气净化能力，能通过类似光合作用的过程，把植物、墙面和烟雾中释放的毒物质分解为植物自有的物质。 因为在生活中是非常难以完全的避免很多种类型的光线辐射，这就需要孕妇在活动的时候，需要注意环境中的因素，同时注意选择防辐射的服装来对自己腹中的胎儿形成保护。在办公室里可以摆放两盆吸收辐射的绿植来缓解电脑等电子产品的辐射影响。
红外线的辐射源有哪些
红外线的辐射源有哪些 红外线是不可见光，任何大于绝对零度的物体都具有发射红外线的能力，因此红外线的辐射源在我们身边是非常多的。 第一、太阳 近似于温度5600K黑体的良好辐射源。峰值波长在可见光波段，但仍是地球附近最强的红外辐射源，而且相当稳定。可以作为空间红外仪器的参考标准源。 第二、红外星与红外天体 宇宙间一些以辐射红外为主的天体。它们是一些处于引力塌缩中、尚未触发热核反应的、非常年轻的天体,但已经是红外热源,或者是一些处于濒临消亡的恒星所抛出的大块尘云。温度都很低，所辐射的红外波长约为几十微米至近百微米。这些宇宙间的红外辐射源对天体演化的研究有重要意义。
第三、能斯脱灯丝 用锆、钇和钍的氧化物烧结成的空心细棒，长约25毫米，直径约2毫米,引出电极为铂丝。常温时阻值很高，具有负电阻温度系数。使用时先加温至几百度，然后通电点亮，由电能维持其温度，由镇流器限制其加热电流。这种红外源能在空气中工作，温度达1800K。常用于红外光谱仪器。 第四、硅碳棒 碳化硅做成的圆棒，发热部分的直径约为5毫米，工作温度为1500K，用于红外光谱仪器，更常用于工业加温炉。 第五、红外灯 属于白炽灯一类,工作温度较白炽灯低,使辐射能分布更多地移
向红外。受玻璃外壳的限制，发射的红外辐射短于2.5微米。常用于医疗和工业干燥等。 第六、碳化硅板 由电热丝埋入或装入碳化硅板中构成的一种中、远红外辐射源。电热丝通电后加热碳化硅板，控制不同的平衡温度，能获得不同波长分布的红外辐射。作为红外辐射源,为了提高某一波段的红外辐射效率,可采用表面涂覆特定的红外高发射率的涂料。这些涂料由 Ni2O3、Cr2O3、CoO、Na2O、MnO2、SiC、SiO2等材料组成。用碳化硅板可砌成各种红外炉，广泛用于烘烤技术中。 第七、红外激光器 属于受激辐射，各辐射中心的发射具有相同的频率、方向和偏振状态以及严格的相位关系。红外激光器辐射强度高，单色性好，方向性强。常用的红外激光器有钕玻璃激光器、钇铝石榴石激光器、二氧化碳激光器和磅锡铅激光二极管等。
红外热辐射的类型介绍
红外热辐射的类型介绍 红外热以光波的形式传播，并且波的波长不同，所有波长都称为光谱。它的范围很广，分为3个主要类别。短波/近红外：这是热能，人体已开发出多种机制来保护自己免受短波红外的影响，短波用于工业干燥应用，熔化，油漆干燥和石英空间加热。归类为“最热”的红外线，温度高达2700C，波长为0.7 –1.4微米，也称为“短波”或“近”红外线。 中波或中波，不如红外短波热，中波可以被皮肤吸收，有各种各样的中波加热器，主要用于工业和室外应用。红外线，温度为500 –800C，波长为1.4 –3微米，也称为“中波”或“中”红外线。 长波或远红外，容易被皮肤吸收，用于远红外采暖系统和空间加热升温中，以舒适地供暖，欧美医院还在孵化器中使用远红外热来给新生婴儿保暖和采暖加热。C是红外线，温度低于500C，是最终的且最宽的3微米–1mm波段，也称为“长波”或远红外线。 远红外线发射出生物学上最重要的舒适采暖波长，因为皮肤含量为80％的水，仅吸收3微米及以下的热波
长（远红外线）。因此，远红外更好地被皮肤吸收，更少的透射和更少的反射。 辐射加热的方式与太阳加热地球的方式相同，太阳的红外线撞击地球，物体和人。辐射热能被吸收，每个物体变成一个储热器，然后加热周围的空气。一个简单例子，留在阳光下的汽车比留在阴凉处的汽车要温暖和干燥更快，因为太阳的红外线直接加热了汽车的表面，留在阴凉处的汽车正在被周围的空气加热，不会很快干燥。 当阳光到达物体时，它们会从内部加热物体，使物体变热而不加热周围的空气，远红外采暖系统将热量保持在靠近安装表面（即瓷砖地板或墙壁）的位置，而不是将热的空气靠近天花板，远红外线恰好在电磁光谱的不可见光范围内。
第一章红外辐射和辐射源-中国科学院上海技术物理研究所
高级红外光电工程导论中科院上海技术物理研究所教育中心
序言 红外线是电磁波谱的一个部分，这一波段位于可见光和微波之间。早在1800年，英国天文学家赫胥尔为寻找观察太阳时保护自己眼睛的方法就发现了这一“不可见光线”。但是，红外技术取得迅速发展还是在二次大战期间和战后的几十年，推动技术发展的原因主要是由于军事上的迫切需要和航天工程的蓬勃开展。 红外系统是用于红外辐射探测的仪器。根据普朗克辐射定理，凡是绝对温度大于零度的物体都能辐射电磁能，物体的辐射强度与温度及表面的辐射能力有关，辐射的光谱分布也与物体温度密切相关。在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4～0.75微米波段称为可见光波段，而把波长从0.75至1000微米的电磁波称为红外波段，红外波段的短波端与可见光红光相邻，长波端与微波相接。可见光辐射主要来自高温辐射源，如太阳、高温燃烧气体、灼热金属等，而任何低温、室温或加热后的物体都有红外辐射。 通常情况下，红外仪器总被认为是一种无源、被动式的探测仪器，因为它主要探测来自被测物体自身的红外辐射。例如：红外辐射计、热像仪、搜索跟踪设备等就不需要像雷达系统那样的大功率辐射源，红外仪器可对物体自身热辐射进行非接触式的检测，从中反演出物体温度或辐射功率、能量等。由于，具有全天时、隐蔽性好、不易为敌方干扰，适合军事应用。 但是，并非所有的红外仪器都是无源的。因为，除物体自身热辐射外，自然或人工辐射源与物质相互作用也能产生电磁辐射。电磁辐射与物体的相互作用可以表现为反射、吸收、透射、偏振、荧光等多种形式，利用不同作用机理，可研制出门类众多的红外仪器。如利用物体反射、吸收电磁辐射时的光谱特征，可测量分析物体的颜色、水份、和材料组分等。这一类探测仪器是需要辐射源的。 习惯上，我们都是根据仪器自身是否带辐射源来划分被动式或主动式探测仪器。仪器的命名也有所不同，如我们把被动式的辐射测量设备称之为辐射计，如红外辐射计、微波辐射计。而主动式的辐射探测设备相应地称为红外雷达、微波雷达。本课程主要介绍被动式的红外光电探测系统。 红外系统的信息流程通常包含辐射产生、传输、采集、光电转换、信号处理等环节。红外光、可见光本质上都是电磁波，波段相邻，红外仪器与可见光仪器的工作原理、信息流程几乎相同，主要元部件（如光学系统、探测器）虽有差异，但其作用机理、设计方法相似之处甚多，许多遥感仪器也经常集成了可见光通道和红外探测通道。由此，红外光电系统课程重点讲授红外技术，但许多内容对可见光系统也是适用的。
【CN110105918A】一种能产生负离子的远红外辐射材料及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910379628.X (22)申请日 2019.05.08 (71)申请人 聿东（深圳）新材料科技有限公司 地址 518052 广东省深圳市前海深港合作 区前湾一路1号A栋201室 (72)发明人 乔文韬 (74)专利代理机构 中国商标专利事务所有限公 司 11234 代理人 郝震 (51)Int.Cl. C09K 3/00(2006.01) A61L 9/18(2006.01) (54)发明名称一种能产生负离子的远红外辐射材料及其制备方法(57)摘要本发明制备了一种能产生负离子的远红外辐射材料，所述远红外辐射材料由重量份的氮化硼0-20份、轻质页岩10-70份、过渡金属氧化物30-90份组成，通过混合、研磨、煅烧再研磨等步骤制成，所述远红外辐射材料通过远红外辐射与空气中的水分子发生共振，使水分子裂解分离，变成“活性”分子，“活化”的水分子继续碎裂，形成(H 3O 2-)负离子，所述远红外辐射材料可直接与空气中的水作用，无需其他外力条件，不需添加电气石，光触媒等可产生负离子的物质，就可使空间内持续释放负离子。应用环境简单，同时带 来对人体有益的远红外线。权利要求书1页 说明书5页CN 110105918 A 2019.08.09 C N 110105918 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110105918 A 1.一种能产生负离子的远红外辐射材料，其特征在于：由以下重量份的原料制成：氮化硼0-20份、轻质页岩10-70份、过渡金属氧化物30-90份。 2.如权利要求1所述的一种能产生负离子的远红外辐射材料，其特征在于：所述过渡金属氧化物为二氧化锰0-30份、氧化镁0-40份、氧化铜0-25份、氧化镍0-10份、氧化钴0-10份及二氧化钛0-10份。 3.如权利要求1所述的一种能产生负离子的远红外辐射材料，其特征在于：所述二氧化钛为金红型二氧化钛。 4.一种如权利要求1所述的能产生负离子的远红外辐射材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：将各种原料按照一定的比例配比，混合均匀，加入去离子水，放入球磨机中研磨，研磨时间为20-50分钟，研磨至D50≤50μm，过筛后制得混合浆料； 步骤2：将步骤1中所述混合浆料烘干，放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧温度为600-1200℃，煅烧时间为0.5-4h，取出后自然降至室温，得到辐射材料； 步骤3：将步骤2得到的辐射材料研磨至D50≤10μm，过筛得到所述能产生负离子的远红外辐射材料。 2
远红外纤维材料
远红外纤维材料 红外线位于可见光和微波之间，红外线波长范围很宽，科学上将其划分为三个波段：0.77~3 μm的近红外波段；3~30 μm的中红外波段；30~1000μm的远红外波段。由于中红外波段范围很窄，在医疗保健领域，将中红外波段纳入远红外波段。根据基尔霍夫定律，一个良好的辐射体必然是一个良好的吸收体，即一个物体发射热辐射的能力强，则其吸收的能力也强，两者成正比。人体既能辐射远红外线，又能吸收远红外辐射。由于人体60%~70%为水，根据匹配吸收理论，当红外辐射的波长和被辐照的物体吸收波长相对应时，物体分子共振吸收。 一、远红外纤维的作用 远红外纤维是功能性纤维的一种，指其制品远红外发射率>80%(100℃)、甚至高达90%左右的各种纤维的统称。是用50℃下、其5～25μm全波长远红外发射率在85%以上的某些复配的金属氧化物(如氧化铝、氧化锆、氧化镁等)微粉(0.1～2.0μm)，俗称远红外陶瓷粉。主要应用的陶瓷粉末有金属氧化物，如Al2O3，TiO2，BaO，ZrO，SiO2等；金属碳化物，如SiC，TiC，ZrC等；金属氮化物，如BN，AlN，ZrN等。均匀添加入纺丝液中制备的纤维。该纤维及其制品具有较好的保温性、抑菌性和生活医学保健作用。 1、释放的远红外线与体内水分子的共振作用能够有效活化水分子，提高细胞渗透性能，从而提高身体的含氧量 2、平衡身体的酸碱度：远红外线能净化血液，改善皮肤质素，预防因尿酸过高而引致骨骼关节疼痛。 3、改善微循环：活性水分子自由出入细胞之间，以及远红外线的热效应，促使血流速度加快，微丝血管扩张；微丝血管开放愈多，心脏的压力便可以减少。 4、促进新陈代谢：微循环系统若得到改善，新陈代谢产生的废物便可迅速排出体外，减轻肝脏及肾脏的负担。 5、能与水分子及有机物产生共振而具有良好的热效应，因此远红外纺织品具有良好的保暖性。 二、常用远红外材料 常用发生远红外线的材料和产品有如下种类： 1、生物炭：例如高温竹炭、竹炭粉、竹炭粉纤维以及各种制品等。 2、碳纤维制品：例如用来取暖的碳纤维地暖片、碳纤维发热电缆、碳纤维暖气片等，
红外辐射基本知识
第一章红外辐射基本知识 第一节光的本质 关于光的本质，许多世纪以来同时存在互相矛盾的论点,但都在相互补充，不断进步。 一、光的本质 1.光微粒说：早在17世纪牛顿(Newton)就提出光的微粒学说。他认为光是由有弹性的球形微粒所组成，称为“光微粒”。据此牛顿说明了光的直线传播、反射和折射定律。 2.光波动说：与牛顿同时代人惠更斯(Wheegense)提出了光的波动学说。他认为光是以球面波的形式传播的。如果光在传播过程中遇到障碍物的小孔，则在小孔后面形成新的球面波，根据这一理论可以解释光的干涉和衍射现象。 3.电磁波说：19世纪麦克斯(Maxis)提出光的电磁波理论。他认为光是一种在空间传播的电磁波。该理论涉及光的电磁本质，指出光和电磁性质的一致性。证明了X线、紫外线、可见光、红外线和无线电波等在本质上是相同的，所不同的只是波长上的差别而已。 4.量子论说：20世纪初普朗克(Planck)提出光的量子论学说。他认为：发光体的原子在发射光波时，是一份一份地发射的，光源好象射出一个一个“能量颗粒”，每个能量颗粒大小是固定的，称为这种光的一个量子。量子的大小只与这种光的频率有关。据此学说，光除了波动性外，还具有用量子表示的微粒性。量子的大小决定于频率，所以紫外线的量子比较大，可见光的量子次之，红外线的量子更小。该学说能解释光的热效应、化学效应、荧光现象及光压等。 二、光的分类 根椐光的波长分为可见光和不可见光。 1.可见光：占全部电磁波谱的极小部分。当阳光通过棱镜后，由于不同波长的光线穿透介质产生的折射角度不同，因而在棱镜后面的白屏上阳光分散成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。可见光的波长为400~760nm（纳米）。1μm =1000nm(纳米)。 2.紫外线：在紫色光之外端谓紫外线，肉眼不可见光，波长约为4-399nm.在紫外线之外端还有x射线、r射线、宇宙射线。 3.红外线：在红色光之外端谓红外线，亦为不可见光,波长0.76~1000μm。红外线之外端还有微波，无线电波。 第二节红外辐射的特性 一、红外辐射与红外光谱 一切高于绝对零度（OK，-273.16℃）的物体都有自身的辐射热，只是常温物体的辐射峰值不处在人类视觉范围内，而处于红外波段，因而人眼不能看到常温物体的自身辐射(在自然界事实不存在绝对零度的物体)。
红外辐射基本知识
) 2. 光波动 代人惠更斯 (Wheegense) 提出了光 3. 电磁波 说： 19 世纪麦 克斯 (Maxis) 提出光的电磁波理论。他 X 4. 量子论 说： 20 世纪初 普朗克 (Planck) 提出光的量子论学说 OK ，-273.16 1. 17 (Newton) 1. 可见光：占全部电磁波 光的波长为 400 760nm ( 2. 紫外线： 在紫色光之外 x 射线、 r 射线、宇宙射线 3. 红外线：在红色光之外 1 m =1000nm( 纳米 ) 4-399nm. 0.76 1000 m 。
1800 年，美国天文学家威.赫谢尔（V.H ershel ）在研究太阳光谱各部位的效应时，使一 支涂黑了的水银温度计受太阳连续光谱照射，发现在红色那一端外水银柱指示出较高的温度，从而确定了不可见的红外线的存在。此后又发现热效应从紫光到红光逐渐增强，而最大值是在红光边界以外。由此表明在太阳光谱红光边界之外，还存在着人眼看不见的辐射能量，当时称这种辐射能量为“看不见的光线”，后称之为“红外线”，或“红外辐射”。其频率范围为3X 1011?4x 1014 Hz之间。人体是天然辐射体，辐射率高达0.98,辐射峰值波长为9.3482 m?人体各部位温度的 差别，峰值在9 10. 近几十年来，由于各种性能的高灵敏度红外探测器相继出现，红外技术获得了迅速发展。在波长由0.72 m（720nm）至1000 m的红外波段又分成三个波段，但划分的界限至今尚无统一规定。目前常采用分法有两种，一种是：即波长0.72?1.5 m为近红外波段，1.5?5.6 m为中 红外波段，5.6?1000 m为远红外波段；0.76 25 m 为近红外，25 30 m 为中红外，30 1000 m为远红外。国内也有另一种划分法，详表1-1。 表1-1红外光谱区的划分及适用领域（单位：m） 适用领域近红外中红外远红外极远红外 军事、空间和一般应用0.75 3.0 3.0 6.0 6.0 15.015 1000 红外烘烤加热0.75 1.4 1.4 3.0 3.0 1000 红外光谱研究0.75 2.5 2.5 2525 1000 红外线与其它电磁波不同，具有其特殊性： 1. 需要红外探测器才能显示：由于人眼见不到红外线，所以在研究与应用时，就必须要有对 红外线敏感的探测器，如利用其敏感效应而制造的各类热敏感探测器，利用其电效应而制成的各类光电探测器等。 2 .光化学作用较差：红外线光子能量小，例如波长为100um的红外光子，其能量仅为可见光光子能量的 1 /200 。由于其光化学作用比可见光差，不能使普通相底上的溴化银分子分解，所以普通照相胶片不易感光。红外摄影底片是在感光乳剂中加入一定的特种材料，才能使红外线感 光。 3 .热效应显著：与可见光相比热效应显著，如当手靠近白炽电灯时，皮肤有强烈的灼热感，因白灼电灯光线中有大量红外线；当手靠近日光灯时，则几乎感觉不到热的刺激，因其不含有红外线。太阳光中约70％是红外线，故太阳光温暖。 4.红外线易被一般物质所吸收，穿透力也较弱。 5 .产生红外线的机理与其它波长的电磁波也不相同。 三、热辐射定律 红外线是一种热辐射，对于一个热辐射体其波长与温度T、辐射量密度W三者间的关系服从 如下几个物理学定律。 1. 普朗克(Planck) 公式：在单位时间内，从黑体表面的单位面积在半球内??? a + p+ T = 1
什么是红外线辐射.
什么是红外线辐射？ 点击次数：318 发布时间：2008-12-2 什么是红外线辐射？ 红外测温仪是通过红外辐射运行的。红外线是占据在可见光之间电磁波谱的一部分。电磁波谱是一组不同类型的辐射。它包括伽马射线、X射线、紫外线、可见红外辐射、微波、和无线电波。红外线的波长大于可见光的波长。因此红外线是一种不可见光。“红外”的意思就是“在红线以下”，表明这种光只有在电磁波谱的红光以下才能被看到。 特点 非接触温度感测器可以测量所有目标物体释放的红外能量，具有响应快的特点。通常被用于测量移动和间歇性目标，真空状态下的目标，由于恶劣环境空间限制以及安全威胁无法由人接触的目标。尽管在有些情况下使用其它设备也可以完成，但成本相对较高。 接触和无接触温度测量 接触温度检测器必须和目标材料温度相称。例如，在一个玻璃测温仪中的汞接受了空气中的温度，因此而热胀或者冷缩。当一个接触检测器被置于一个不同的环境中时，它就需要一段时间去适应新的环境。这也被称作检测器的响应时间。在某些应用现场，检测器要接触被测物是不实际或者是不可能的。而红外检测器可以在短时间内远距离测量温度，因此在某些情况下它是非常实用的。 温度测量原理 红外检测器将吸收的辐射转化为热能，因此提高检测器的温度。并把温度变化数据转化成电子信号，放大显示出来。 辐射原理 所有的物体都是由不断震动的原子构成的，高能量的原子震动频率越高。所有微粒的震动，包括这些原子，生成电磁波谱。物体的温度越高，它的震动就越快，因此光谱的辐射能量就越高。结果，所有物体都不停的以自身的波长频率向外辐射，而其波长和频率又取决于物体自身的温度和它的光谱比辐射率。 视觉范围比率和到直径距离的比率 视觉范围是指仪器操作的角度，它是由该个体的视度所决定的。视觉范围是仪器和目标物距离与目标物直径的比率。目标物越小，你就应该靠它更近一些。当目标物的直径很小时，那么将温度计靠目标物近一些就显得很重要，这样可以确保只是在测量该目标物，而不包括周围环境。 视度操作 D : S是指视点直径距离的比率，它包括目标物前面最大限度接受辐射的90%。对该尺度精确的解