红外线辐射源如何区分
红外辐射源
第四章红外辐射源4.1 腔体辐射理论基尔霍夫定律证明密闭空腔内的辐射就是黑体的辐射。
但是，实际用作标准的黑体型辐射源，都是开有小孔的空腔，小孔的辐射只能近似于黑体的辐射，由于从小扎入射的辐射总有一小部分从小孔选出，因此其发射率略小于l。
习惯上就把这种开有小孔的空腔叫做黑体源或称黑体炉。
腔体辐射理论是制作黑体源所涉及的基础．主要有哥福(Gouffe)理论、德法斯(De—vos)理论等。
给出黑体有效发射率的计算，从而描述开有小孔的空腔与绝缘黑体的差别或近似程度。
1.哥福(Gouffe)理论Gouffe在1954年提出了一个计算开孔空腔有效发射率的表达式。
用这个表达式，可对球形、圆柱形和圆锥形腔体的有效发射率进行理论上的计算。
尽管在推导中做了一些近似的假设，但是因它的表达式意义明确，使用方便，所以仍是广为应用的方法。
2.德法斯(Devos)理论Devos在1954年给出了黑体辐射源腔孔有效发射率的计算公式。
在该公式的推导中，不像Gouffe理论那样先推导吸收比，而是直接推导发射率；并且考虑的是任意形状的腔体，也没有假设腔壁是漫反射表面，所以一殷认为它是比较完善、比较系统的理论。
其结果，在等温腔腔壁为漫反射时(见图4—1)，与Gouffe 理论所得出的结果极为相近，但计算比Gouffe理论复杂很多。
2.黑体型辐射源黑体型辐射源作为标准辐射源，广泛地用做红外设备的绝对标准。
然而，我们知道，黑体是一种理想化的概念，在自然界并不存在绝对的黑体。
因此，按定义，我们也就不可能制作出一个绝对黑体。
由前面的讨论可知，开有小孔的空腔很接近黑体，所以通常就把开有小孔的空腔叫做黑体辐射源(或标准黑体辐射源)。
它可以作为一种标准来校正其他辐射源或红外系统。
典型的实用黑体型辐射源的构造如图4—2所示，其主要组成部分包括腔体、加热线圈、保温层、温度计和温度控制部分。
按辐射腔口的口径尺寸来分类，则可把黑体型辐射源分为以下三类：(1)大型：φ＞100 Mm。
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。
红外辐射源
任何发射红外波段电磁波的物体均称 为红外辐射源。
一般分为
标准辐射源（黑体） 实用辐射源 自然辐射源
§3.1 黑体型辐射源 一. 黑体型辐射源的用途及理论
用途：作为标准辐射源，广泛地用作红 外设备的绝对标准。
空腔小孔近似为黑体辐射源发射率略小于1 理论研究： 空腔小孔的有效发射率与1的
测温点的选择 （因为黑体内的温度不可能是完全恒温的）
一般规定 圆柱型腔：取腔底部 圆锥型腔：取锥顶点处 球 形 腔：开口的对称中心位置
温度计：一般用热电偶、铂电阻温度计
控温方法：人工控制输入电压 自动电子控温器
（5）光阑
l
2R
圆柱型腔
光阑的使用： 1. 降低了黑体前表面的辐射； 2. 规定了黑体有一定的使用视场。
的抗氧化能力和氧化层不易脱落的性能。 ③材料表面的发射率要高。
能满足上述所有要求的材料不多，实 际中采取一些折中的办法。
对1400K以上，常采用石墨或陶瓷。 对1400K以下，常采用金属，铬镍不锈钢
（热导率好） 对低于600K，用铜制做，热导率较高。
为增加腔的ε：
①对表面粗糙加工
②涂上某种ε高的涂料层（温度不太高时）
工作前需预热。
能斯脱灯有负的电阻温度系数。 （T → 800 c°时，电阻大大减小 ）
使用时电路中需加镇流器。
工作温度：1700—1800K
有效光谱范围： 2—15 μm 发射率：＞１５μm时， ε有所下降。
2~15 μm范围， ε的平均值0.66。
优点：发出的光强度高。 缺点：机械强度低；
空气流动易引起光源温度的变化。
l 2R
圆锥型腔
l 2R
圆柱型腔
红外线物理知识点总结高中
红外线物理知识点总结高中导言红外线是一种电磁辐射，波长范围在780纳米到1毫米之间。
红外线在物理学、化学、生物学、医学和工程等领域有着广泛的应用。
红外线技术可以用于热成像、安防监控、遥感、红外光谱学等领域。
本文将从物理学角度对红外线进行深入分析和总结，包括其来源、特性、检测原理、应用等方面。
一、红外线的产生和特性1. 红外线的产生：红外线是在分子、原子或者晶格结构中，由于温度升高而引起的分子振动和转动所发射的电磁波。
当物体的温度高于绝对零度时，其原子或分子将做无规则的热运动，这会产生红外辐射。
2. 红外线的波长范围：红外线波长范围在780纳米到1毫米之间，相对于可见光的波长，红外线的波长更长，其频率较低。
3. 红外线的特性：红外线能穿透一些物质，如烟尘、雾气、水蒸气等，因此在大气中传播较好，也可以通过遮盖物来传输信息。
此外，红外线通过穿透生物细胞，并能够测量机体内部的温度变化，因此在医学领域有着广泛的应用。
二、红外线的检测原理1. 红外线的检测方法：红外线的检测方法一般可以分为两种，一种是热量辐射型，另一种是被动型。
热量辐射型：这种检测方法主要是通过检测物体发出的红外辐射热量来实现。
此法具有很高的灵敏度，检测距离远、反应快，通常应用于安防监控系统中。
被动型：这种检测方法则是通过检测物体吸收或者反射红外辐射能量的变化来实现。
因此，被动型红外线探测器通常用于检测物体的动静。
2. 红外线检测器的工作原理：红外线检测器一般由光源、滤光片、光电二极管、放大器和信号处理电路等部分组成。
当红外线照射到光电二极管上时，其产生的电子被放大器放大，经过信号处理电路后输出。
因此，光电二极管是红外线检测器中的关键部分，其性能将直接影响到整个检测系统的灵敏度和稳定性。
目前常用的光电二极管主要有PN型、MCT型和InSb型等三种。
三、红外线的应用1. 红外线热成像：红外线热成像技术是利用物体的红外辐射热量来获取物体的表面温度分布。
红外辐射与红外探测器演示文档
8.3* 红外探测器的性能参数及使用中应注意的事项
8.3.1 红外探测器的性能参数
电压响应、光谱响应、等效噪声功率、比探测率和时间常数等
8.3.2 红外探测器使用中应注意的问题
,T)dT4
8.4.2 红外测温的特点
①反应速度快 ②灵敏度高 ③属于非接解测温 ④准确度高。可小于0.1℃ ⑤可测摄氏负几十度~几千度的范围
8.4.3 热辐射传感器---应用实例 1. 热辐射高温计
具有响应快 热惰性小等优点
主要用于腐蚀性物体及运动物体的高温测量。测量范围在 400℃~3200℃.由于感温部分不与被测介质直接接触，因此误差 较大
①选用探测器时要注意它的工作温度 ②应注意调整好探测器的偏流、偏压，使 其工作在最佳工作状态
③辐射源调制频率应和探 测器的响应频率相匹配 ④探测器存放时要注意防 潮、防振和防腐蚀 ⑤了解探测器的性能指标、 应用范围、和使用条件
8.4 红外测温
8.4.1 红外测温原理
斯忒藩-玻耳
兹曼定律
M eb 0M e(b
中间导体定律：
涂黑金箔
P
RL mV
N
温差电堆：
mV
实体型：多用于测温 薄膜型：多用于标定各 种光源、测量各种辐射 量特 •时间常数较大，被测 辐射变化频率一般在 10HZ以下
3. 热释电型红外探测器
热释电效应：
(a) 恒温下
(b) 温度变化
(C) 温度变化时 的等效表现
热释 电器
RL
红外辐射与红外探测器
（优选）红外辐射与红外探测 器
8.1.2 红外辐射源
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。
红外线辐射的防护与安全措施
红外线辐射的防护与安全措施红外线辐射具有广泛的应用领域，包括太阳能、医学、工业和军事等。
然而，长期暴露于高强度的红外线辐射下可能对人体健康造成危害。
本文将重点讨论红外线辐射的防护与安全措施，以提供相关知识和建议。
一、红外线辐射的分类与特点红外线辐射是一种电磁波，波长在0.78至1000微米之间。
根据波长的不同，通常将红外线辐射分为近红外线、中红外线和远红外线。
这些红外线辐射在能量和热效应方面具有不同的特点，因此应采取不同的防护措施。
在工业和军事领域中，常见的红外线辐射源包括红外热成像仪、工业加热设备和激光器等。
这些设备的工作原理通常是将电能转化为热能，从而产生高强度的红外线辐射。
因此，在使用这些设备时需要加强防护措施，以减少对人体的潜在伤害。
二、红外线辐射对人体健康的影响红外线辐射可以对人体产生热效应，无法通过肉眼直接观察。
辐射能量的吸收导致皮肤和组织的温度升高，长期暴露可能导致热灼伤和组织损伤。
此外，高强度的红外线辐射还可能引起眼睛炎症、结膜炎和视网膜热损伤等。
因此，采取适当的防护措施以减少红外线辐射对人体的伤害是非常重要的。
三、红外线辐射的防护措施1. 个人防护装备在进行需要长时间暴露于高强度红外线辐射的工作时，人们应该戴上特制的红外线防护眼镜和面罩。
这些装备能够减少红外线辐射的穿透，保护眼睛和面部免受伤害。
此外，工作人员还应根据工作环境和需求选择合适的红外线防护服和手套等防护装备。
2. 安全距离在红外线辐射源附近工作时，应保持一定的安全距离，以降低辐射对人体的影响。
根据辐射源的功率、波长和辐射角度等因素，进行合理的距离规划和隔离措施，以确保工作人员的安全。
3. 工作环境改善通过改善工作环境，减少红外线辐射的产生和传播，也是一种有效的防护措施。
例如，使用辐射效率高、能量损失少的设备，设置辐射隔离屏蔽和排风设备等，都能够降低辐射的强度和范围。
4. 培训和警示对于从事红外线辐射工作的员工，进行专门的培训和警示是必要的。
红外辐射基本知识
红外辐射基本知识1. 红外辐射的定义和特点红外辐射是指电磁波谱中波长在0.78微米至1000微米之间的辐射。
与可见光相比，红外辐射具有以下特点：•不可见性：红外辐射对人眼来说是不可见的，但可以通过红外感应器等仪器来检测和测量。
•热能传递：红外辐射是由物体的热能辐射而来，具有热能传递的作用，可以用于热成像、红外治疗等应用。
•穿透性：红外辐射相对于可见光有更强的穿透力，可以透过一些固体和液体物质，但在大气层中受到水蒸气和二氧化碳的吸收作用。
•辐射源广泛：红外辐射的源头包括天体、人体、地表、电子设备等，广泛存在于各个领域。
2. 红外辐射的分类根据波长的不同，红外辐射可以分为三个主要区域：•远红外区：波长大于25微米，主要由低温物体发出，例如地表和低温材料。
•中红外区：波长在3至25微米之间，主要由中温物体发出，例如人体和热电设备。
•近红外区：波长在0.78至3微米之间，主要由高温物体发出，例如太阳辐射和火焰。
根据红外辐射的特性和应用，还可以将其分为以下几类：•热红外辐射：由热源发出的红外辐射，其强度与热源温度成正比，常用于热成像和红外测温等领域。
•被动红外辐射：由被照物体本身发出的红外辐射，可以用于目标侦测、热探测、人体检测等应用。
•主动红外辐射：通过外界能量输入，激发物体产生红外辐射，常见于红外激光、红外加热等领域。
•远红外辐射：波长较长的红外辐射，常用于探测低温物体、地外天体观测等领域。
•紫外红外辐射：包括紫外辐射和红外辐射的混合，常见于养殖、植物生长照明等领域。
3. 红外辐射的应用红外辐射具有广泛的应用领域，以下列举几个常见的应用：3.1 热像仪热像仪是一种能够将红外辐射转化为可见光图像的仪器，可以通过观察红外辐射图像来获取目标物体的温度分布情况。
热像仪在军事、安防、消防、建筑和医疗等领域有重要应用。
3.2 红外测温仪红外测温仪是一种通过测量物体红外辐射能量来判断物体温度的仪器。
它可以远程测温，不接触目标物体，适用于高温、难以接近或危险环境下的温度测量，广泛用于工业生产、医疗检测等领域。
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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。
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