短波红外辐射探测技术及其应用
红外火灾探测器工作原理
红外火灾探测器工作原理红外火灾探测器的工作原理主要基于红外辐射的特性。
一般来说，燃烧物质在燃烧过程中会释放出大量的红外辐射，这种红外辐射波长范围在0.75微米到1000微米之间，其中0.75微米到3微米的红外辐射被称为短波红外辐射，而3微米到1000微米之间的红外辐射被称为长波红外辐射。
首先，红外火灾探测器会发射红外辐射。
探测器内部会包含一个红外发射元件，一般是一个红外发光二极管。
这个发射元件会产生短波红外辐射，并且将辐射波束指向待测区域。
红外发射元件的工作电路会通过控制信号来控制辐射的强度和发射的时机。
其次，红外火灾探测器会接收红外辐射。
探测器内部还包含一个红外接收元件，一般是一个红外光电二极管。
当红外辐射波束照射到红外接收元件上时，红外光电二极管就会产生电信号，并将其传输给探测器的信号处理电路。
在信号处理电路中，红外光电二极管输出的电信号会被放大，并进行进一步的处理。
通常，信号处理电路会对接收到的信号进行差分放大，以增加红外辐射信号的灵敏度，并利用滤波技术来去除外界干扰信号。
接下来，信号处理电路会将处理后的信号输入给一个可能的火灾判据电路。
火灾判据电路会根据接收到的信号特征来判断是否发生火灾。
其中，判据电路会设定一个合适的门限值，当接收到的信号超过这个门限值时，就会发出火灾报警信号。
最后，当红外火灾探测器判别出可能发生火灾时，它会通过报警装置（如声音报警器、灯光报警器等）发出警报信号，提醒人们采取相应的应急措施，例如报警、疏散等。
总结起来，红外火灾探测器的工作原理主要包括发射红外辐射、接收红外辐射、信号放大和处理、火灾判别等步骤。
通过利用红外辐射的特性，红外火灾探测器可以快速准确地检测火灾，从而及早采取应急措施，降低火灾事故的损失。
红外探测器
红外探测器1 红外探测器应用发展红外探测器由于诸多特点在军用和民用领域都取得了广泛的应用，红外探测器在红外系统中起着至关重要的作用。
简述国内外红外探测器部分最新的研究成果和动态，关于红外成像技术发展，讨论红红外探测器应用中的一些新技术、发展重点和难点，对以后一段时期内的红外探测器发展及其市场前景进行展望。
2 红外探测器应用背景红外探测器具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点，在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用。
在军事上，包括对军事目标的搜索、观瞄、侦察、探测、识别与跟踪；对远、中、近程军事目标的监视、告警、预警与跟踪；红外探测器的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统，进行光电对抗等。
在民用领域，在工业、遥感、医学、消费电子、测试计量和科学研究等许多方面也得到广泛应用。
目前国外红外成像器件已发展到了智能灵巧型的第四代，在光电材料、生产工艺及系统应用等方面都取得了丰硕的成果，但是国内红外相关技术研究与生产起步较晚，并且受工业基础制约，发展远滞后于国外，而市场需求却持续强劲，无论在军用还是民用领域都有巨大的发展空间。
3 红外探测器现状分析从第一代红外探测器至今已有40余年历史，按照其特点可分为四代：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4×288为代表的扫描型焦平面；第三代是凝视型焦平面；目前正在发展的可称为第四代，以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型系统级芯片为主要特点，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段融合探测与识别能力。
在红外探测器发展过程中，新材料、新工艺、新器件、新方法不断涌现，按工作环境可分为致冷型和非致冷型两大类。
3.1 高性能致冷型红外探测器此类器件需要在低温下（77K）工作，相比非致冷器件成像质量优异、探测灵敏度高，通常又可分为传统型和量子阱焦平面探测器。
红外技术
红外波段分为短 波红外(SWIR)1～3μ m 波 段 ， 中 波 红 外 (MWIR)3～5μ m波段和 长 波 红 外 ( LWIR)8～ 14μ m波段。
红外辐射与红外吸收
任何物体都能辐射红外线，也能吸收红外 线，辐射与吸收都是能量转换过程。 热辐射就是热能转换成辐射能的过程，而 热吸收则是辐射能转变成热能的过程。
二、红外探测器分类
红外探测器可以分为两大类
一类是热探测器
热探测器接收红外辐射以后，先引起温度变化，温 度变化引起电信号输出。输出的电信号与温度的变 化成比例，而温度变化是因为吸收热辐射能量引起 的，与吸收红外辐射波长没有关系，对红外辐射吸 收没有波长选择性。
另一类是光子探测器
接收红外辐射以后，由于 红外光子直接把材料的束 缚态电子激发成传导电子， 所以引起电信号输出，信 号大小比例于吸收的光子 数。这些红外光子的能量 的大小，必须能达到足以 激发束缚态电子，才能起 这种激发作用。
由上可见，武器装备辐 射的红外线，大都在1～ 10μm之间，所以，前面介 绍的短波红外、中波红外和 长波红外三个大气窗口，在 军事应用上最为重要。 红外热像仪是利用物体 自身发射的红外线，靠 接收景物各部分辐射的 红外线图像而后，再转 变成可见图像的装置。
红外技术用于夜视，是由
于其工作原理决定的，它 的许多特点使它不只用于 夜视，还可用于探测、跟 踪、侦察、告警、火控、 图是热像仪夜间拍摄的热图像，它是景物的 热图，不受有无阳光照射的影响。 红外技术的核心是高灵敏度地接收红外线， 并把它转变成电信号输出。 制导以及工业、农业、医 学、科研等各个领域。
峰值波长与温度成反比， 即λmT=常数≈2898。此关 系称为维恩位移定律。
下图说明黑体的温度、光谱辐射通量 密度和辐射的波长之间的关系。
红外遥感技术的军事应用
２００６年第５期28TECHNOLOGY F OUNDA TION O F N A TIONAL D EFENCE国防技术基础 红外遥感技术的军事应用冯雪艳 摘要：红外遥感是一种通过探测目标的红外辐射能量获取目标有关信息的遥感手段，它具有不受暗夜限制和穿透云雾的优点。
本文主要介绍了红外遥感在军事领域的应用，其主要包括３个方面，即机载红外成像、星载红外成像和星载导弹预警。
红外遥感是继可见光遥感之后发展起来的又一种光学遥感手段，它可以通过探测目标的红外辐射能量获取目标的有关信息，具有不受暗夜限制和穿透云雾的优点。
随着红外探测技术的不断进步，红外遥感能力不断增强，红外遥感已经广泛应用于军事领域和地球勘探、天气预报、森林火灾监视等民用领域。
红外遥感在军事领域的应用主要集中在３个方面，即机载红外成像、星载红外成像和星载导弹预警，这也是本文所要介绍的内容。
一、军事应用１．机载红外成像伊拉克战争的经验证明，从空中昼夜获取战场的情报信息，对获取战场的主动权及至最后夺取战争的胜利极为重要。
采用机载成像技术直接从空中获取地面信息，对地面目标进行侦察监视方法的应用已有几十年时间。
美国军方一直强烈地依赖于这一手段获取情报，其Ｕ－２、Ｐ－３和“食肉者”侦察机就是这种应用的典型实例。
Ｕ－２飞机上装有高分辨率的摄像系统，可获得地面目标的高分辨率清晰图像，其侦察范围沿飞行航线纵深可达数十公里的大面积地区，为指挥机关和作战部队提供了极为直观的准确情报。
美、英、法等国军队一直非常重视发展这种先进的战术机载成像侦察监视系统，从越南战争到波斯湾战争，仅美国海军就有５００多架ＲＦ－４侦察机，迄今为止仍有１００多架ＲＦ－４鬼怪式侦察机在世界各地服役。
特别是在最近几年美军发动的几场战争中，如科索沃、阿富汗和伊拉克战争，美军的机载战术侦察技术发挥得淋漓尽致，在夺取战争的主动权方面起到了至关重要的作用。
美军已成功研制出机载战术双波段监视侦察系统，其优点是能在存在杂乱回波的情况下识别和分辨出目标。
短波红外的波长范围
短波红外的波长范围
短波红外是指在红外光谱中，波长范围在1.4~3微米之间的区域。
下面将从以下几个方面进行详细介绍。
一、短波红外的概念
短波红外是指在红外光谱中，波长范围在1.4~3微米之间的区域。
它处于可见光和中波红外之间，是一种非常重要的光谱区域。
短波红外波长范围内的电磁辐射能够被许多物质吸收、散射和透过，因此在化学、生物、医学等领域有着广泛的应用。
二、短波红外的特性
1.吸收强度大：短波红外电磁辐射被物质吸收后，会引起分子振动和转动等运动，因此吸收强度很大。
2.分辨率高：由于吸收强度大，所以可以获得很高的信噪比和分辨率。
3.透过性好：虽然有些物质对短波单色光有很强的吸收作用，但是对于宽带光源来说，短波红外具有较好的透过性。
三、短波红外的应用
1.化学分析：短波红外可以用于分析化学物质的结构和成分，如聚合物、有机物、无机物等，因此在化学领域有着广泛的应用。
2.生物医学：短波红外可以用于检测生物组织中的脂肪、蛋白质等成分，也可以用于检测血液中的各种生化指标。
3.环境监测：短波红外可以用于监测大气污染、水质污染等环境问题，也可以用于检测食品中的添加剂和污染物。
4.材料表征：短波红外可以用于表征材料的结构和性质，如金属、陶瓷、玻璃等。
四、总结
总之，短波红外是一种非常重要的光谱区域，在许多领域都有着广泛
的应用。
它具有吸收强度大、分辨率高和透过性好等特点，在化学分析、生物医学、环境监测和材料表征等方面都有着重要的作用。
临近空间短波红外多光谱成像技术
（ ． ３ ８ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆｔ ｅＴｈｒ ａ ｅ ｆＣＡＳ Ｃ， ａ ｊｎ３ ０ ９ Ｃｈｎ ） Ｎｏ ８ ５ ｎ ｔｔ ｅ ｏ ｈ ｉｄ Ａｃ ｄ ｍｙ ｏ ｕ Ｉ Ｔｉｎ ｉ ０ １ ２， ｉａ
光谱 对地 探 测 ， 以充分 发挥 平 台所特 有 的安全 性 、 可 稳
理 计算 ， 将控 制信 号负 反馈 给探测 器 ， 探测 器 的输 出 对
进 行调 整 ； 一路 经 过缓 存 、 据 压 缩 等处 理 ， 出至 另 数 输
图像 存储 系统 。图像存储 系统 既 可以作 为预 处理 系统 的子系统 存 在 ， 可 以 作 为 综 控 系 统 的 子 系统 存 在 。 也 存储 下来 的多光 谱 图像 经 过 图 像 后处 理 子 系 统处 理 ，
Ｈｇ ｄ 等材 料传 统工 艺 改进 以及 ＩＧａ Ａｓ等 Ⅲ～Ｖ Ｃ Ｔｅ ｎ ｘ
族 化合 物半 导体 材 料研 究 取 得 突 破 ， 波 红 外 探 测 器 短
技术 由此 取 得 了长 足 的发 展 ， 利 用 短 波 红 外 波段 资 为 源、 开拓 短 波红外 探 测技术 、 制 高性 能短 波波 红外成 研 像光 谱仪 提 供 了有力 的技 术支 持 。 目前 短波 红外 光谱 探 测技术 领 域 已受 到高度 的关 注 ， 在军 用 、 民用 等领域 有着 重要 应用 价 值 。基 于 此 ， 们 开 展 了 临 近 空 间机 我 载 短波红 外 多光谱 成 像技 术研 究 。
Ｎ ＝ ＦＯＶ ／Ｉ Ｕ Ｖ Ｆ
式 中 ， ＯＶ 为总视 场角 ； ＯＶ为 瞬时视 场角 。 Ｆ Ｉ Ｆ
军事中的基于短波红外的伪装技术与伪装评判的研究
军事中的基于短波红外的伪装技术与伪装评判的研究在现代信息战争中，伪装与侦察向来是相联系而存在，相斗争而发展。
反伪装或者说是伪装效果评价，是反应伪装技术成果的一个重要部分。
不论是反伪装还是伪装都依赖于光谱成像技术的发展，光谱成像技术是通过采集图像进行像素化处理后，对每一段的像元进行短波带的光谱检测从而对比出结果的方法。
物质的内在物质结构决定了其发光光谱的唯一特殊性，因此根据物质自身属性的不同，就可以通过鉴别光谱信息来进行分辨。
也可以通过比较采集的大数据库里的光谱信息与实际观测光谱的差异信息来发现、识别目标，以此作为伪装效果评价的一种有效手段。
二、光谱成像识别技术红外伪装主要是指中长波红外伪装，主要用在3-μm和8-1μm这两个波段。
因此，根据表1所示我们可以利用辐射源和光阴极的光谱匹配系数制作出一种可以发射出与环境光匹配系数接近的设备。
针对主要检测波段，在需要伪装物体表面实施伪装手段，达到伪装目标特殊光谱的目的。
通过使用迷彩伪装。
通过特殊迷彩材料发射出特性环境下的不同红外短光波，使得目标在晴天、夜晚等天气环境下，在草地、湖泊，沙漠，城市等地理环境的红外短光波环境中，达到混淆检测器“视听”的目的。
从而实现，军事、侦查等工作中，消失在敌方视野中的效果。
制作伪装层达成伪装目的。
应用在军事或侦查行动中，利用特殊的干扰仪器，安置在物体或者目标周边，改变目标周边的短红外光波环境，可以很好的实现在可见光与红外光波段中的电子眼隐形。
伪装层进行伪装目标红外光谱模拟，运用到了红外干扰技术。
针对在运用热红外探测的探测器中普遍以200nm带宽，中心波长为μm、μm、μm的红外探测组合波进行探測的现象。
伪装层可以使用干扰源等滤光分光手段，改变物体外部红外光环境。
三、基于短波红外的伪装技术与伪装评判利用短波红外达成的伪装技术短波红外的红外辐射在大气窗口中主要有μm、3-5μm、8-14μm 三个波段，其中短波红外是指μm波段，而3-5μm 和8-14μm这两个波段分别是中波红外和长波红外。
红外探测技术的原理及发展前景_袁华
科技信息博士·专家论坛红外探测技术的原理及发展前景中北大学信息工程系袁华王召巴[摘要 ]本文首先介绍了红外探测技术的原理及其在军事方面的应用 ,然后分析了红外探测技术在未来的发展前景。
[关键词 ]红外探测技术原理应用发展前景1 引言随着红外物理与技术的不断发展,红外探测技术已被广泛地应用于军事、煤矿的安全生产等各个领域,例如:在作战时,导弹和战斗机平台的雷达面积呈现显著减小的趋势,无法用无线电来比较准确的探测目标,相反地,此类探测目标由于是高速运动的,所以它与空气的摩擦和其发动机机的尾焰均会产生强烈的红外辐射,有利于用红外系统对其进行探测[1]。
在矿山施工中,可用高温度分辨红外热像仪对岩体进行实时监测,及时发现裂缝和危石、检测供电设备运行状况、判断电气故障、观测顶底板围岩的破碎情况、避免煤矿自然等现象的发生[2]。
本文主要对红外探测技术的原理及发展趋势,作进一步的研究和探讨。
2 红外探测技术的原理及应用任何物体,只要其温度高于绝对零度,就会发出红外辐射,由于物体各部位温度不同,辐射率不同,就会显示出不同的辐射特征,经过大气传输,被红外探测设备接收后,经光电转换,成为人眼可观察的图像。
红外探测技术是利用目标与背景之间的红外辐射差异,所形成的热点或图像来获取目标和背景信息的,探测系统包括:光学系统和探测器、信息处理器、扫描与伺服控制、显示装置、信息输出接口、中心计算机和激光测距等装置。
红外接收光学系统的作用是把目标或目标区域的红外辐射聚焦在探测器上,其结构类似于通常的接收光学系统,但由于工作在红外波段,其光学材料和镀膜必须和其工作波长相适应。
红外探测器将目标及背景的红外辐射转换成电信号,经过非均匀性修正和放大后以视频形式输出至信息处理器。
信息处理器由硬件和软件组成,对视频进行快速处理后获得目标信息,通过数据接口输出。
显示装置可以实时显示视频信号、状态信息。
中心计算机的作用是对整个系统提供时序、状态、接口及对内、对外指令等控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
短波红外辐射探测技术及其应用
摘要：
短波红外辐射探测技术是一种基于热辐射原理的无接触式检测技术，可以用于各种领域的应用。
本文将对短波红外辐射探测技术的原理、仪器设备以及应用进行介绍，包括工业检测、医学成像、军事应用等。
1. 引言
短波红外辐射探测技术是一种基于热辐射原理的无接触式检测技术。
通过探测物体散发的热红外辐射，可以获取目标物体的温度和形态信息。
本文将从技术原理、仪器设备和应用领域三个方面对短波红外辐射探测技术进行介绍。
2. 技术原理
短波红外辐射探测技术基于物体的热辐射特性，利用物体表面的热辐射进行无接触式测量。
物体的热辐射与其温度成正比，通过探测物体散发的热辐射，可以间接获取物体的温度信息。
短波红外辐射探测技术主要包括探测器、光学系统和信号处理系统三个组成部分，其中探测器是关键。
3. 仪器设备
短波红外辐射探测技术的仪器设备主要包括探测器、光学系统和信号处理系统。
探测器主要有热电偶、半导体探测器、微测热量计等类型；光学系统则包括焦平面阵列、透镜、滤光片等光学元件；信号处理系统负责接收和处理来自探测器和光学系统的信号。
4. 工业检测应用
短波红外辐射探测技术在工业检测中有着广泛的应用。
它可以用于检测机械设备的运行状态，预测和诊断故障。
此外，短波红外辐射探测技术还可以用于炉温检测、焊接质量检测以及液体表面温度检测等领域。
5. 医学成像应用
短波红外辐射探测技术在医学领域的成像应用中也有着重要的地位。
通过探测人体的热辐射，可以进行非接触式的体温测量、病灶诊断等。
此外，短波红外辐射探测技术还可以用于组织血流检测、乳腺癌早期筛查等。
6. 军事应用
短波红外辐射探测技术在军事领域的应用主要体现在无人机和导弹导航系统中。
通过探测目标的热辐射，可以实现目标的追踪和识别，提高战场指挥和作战效能。
7. 发展前景
随着科学技术的进步和对无接触式检测技术需求的增加，短波红外辐射探测技术具有广阔的发展前景。
未来，短波红外辐射探测技术有望在环境检测、安全监控、航天航空等领域发挥更为重要的作用。
结论：
短波红外辐射探测技术是一种基于热辐射原理的无接触式检测技术，具有广泛的应用前景。
在工业检测、医学成像、军事等领域，短波红外辐射探测技术已经展示了其重要性和价值。
随着技术的不断进步，短波红外辐射探测技术有望在更多领域发挥更为重要的作用。