紅外夜視系統(tǒng)

1、摘摘 要要 本文講述了主動紅外夜視系統(tǒng)的發(fā)展、組成、原理以及紅外輻射 在大氣中的傳輸，對紅外輻射在大氣中衰減的因素和大氣散射的分類 有了基本的了解。在了解的基礎(chǔ)上,本文主要是要了解大氣反向散射對 主動紅外夜視系統(tǒng)的影響及通過選通原理消除大氣反向散射并對選通 技術(shù)提出自己的設(shè)想進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計。 文章中對大氣反向散射的原理進(jìn)行了大量的闡述。首先在假設(shè)的 基礎(chǔ)上通過計算大氣反向散射通量以及在此基礎(chǔ)上計算的有效散射通 量對主動紅外光在大氣中的散射有了一個具體的了解。然后通過對景 物與目標(biāo)對比度的變化來直觀的了解大氣后向散射對主動紅外系統(tǒng)的 影響。在這一部分主要是計算信號通量進(jìn)而計算景物對比度并從中了

2、解到選通原理是解決大氣后向散射的有效方法。 關(guān)鍵詞：選通原理 散射系數(shù) 散射通量 紅外變像管 abstract this paper presents the development, principle and infrared radiation transmission in atmosphere of initiative infrared system. the basic understanding of infrared factor and atmosphere classification of scattering is good. this paper is to pre

3、sent atmosphere and the pass strobe principle after dispelling atmosphere to the scattering between scattering and initiative influence of infrared system ,mainly on the basis of understanding. this paper firstly represents the principle of the scattering after the atmosphere. based on the hypothesi

4、s, have to scattering flux and valid scattering flux that calculate on this basis to initiative infrared light scattering of atmosphere after calculating atmosphere on the basis of supposing at first concrete in piece understanding. then through scenery and goal change of contrast ratio come ocular

5、understanding after the atmosphere to the impact on infrared system voluntarily of the scattering correctly, with from go to change of contrast ratio through calculate and understand. in part this being to calculate signal flux then calculation scenery contrast ratio and find out about after the str

6、obe principle solves the atmosphere to effective method of scattering from it mainly. keyword: strobe principle；scattering coefficient；flux of scattering ；infrared image converter tube. 目目 錄錄 第一章第一章 主動紅外夜視系統(tǒng)主動紅外夜視系統(tǒng).1 1.1 主動紅外系統(tǒng)的發(fā)展前景.1 1.2 主動紅外夜視系統(tǒng)的組成和基本工作原理.2 1.3 紅外變像管的工作原理.4 1.4 紅外探照燈.5 第二章第二章 紅外輻

7、射在大氣中的傳輸紅外輻射在大氣中的傳輸.12 2.1 影響紅外輻射在大氣中衰減的因素.12 2.2 大氣散射所導(dǎo)致的衰減.14 2.2.1 大氣散射及其分類.14 2.2.2 大氣散射所導(dǎo)致的衰減.15 2.2.3 散射系數(shù).16 第三章第三章 大氣后向散射和選通原理大氣后向散射和選通原理.17 3.1 選通量的計算.17 3. 2 大氣后向散射對觀察的影響 .20 3.3 選通設(shè)計技術(shù).23 3. 4 選通技術(shù)的改進(jìn)設(shè)計 .24 結(jié)結(jié) 論論.26 致致 謝謝.27 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).28 第一章第一章 主動紅外夜視系統(tǒng)主動紅外夜視系統(tǒng) 1.11.1 主動動外系統(tǒng)的發(fā)展前景主動動外系統(tǒng)的發(fā)展前

8、景 主動紅外夜視系統(tǒng)是用紅外變像管作為光電轉(zhuǎn)換器件，并且在工 作時必須有紅外輻射源照明場景的直視夜視系統(tǒng)。這種系統(tǒng)最早應(yīng)用 于第二次世界大戰(zhàn)期間，由于它具有背景反差好，成像清晰以及不受 外界照明的影響等優(yōu)點(diǎn)，因此，迄今為止主動紅外夜視系統(tǒng)在軍事、 公安和其它許多部門都仍有大量應(yīng)用。 在歷代戰(zhàn)爭中，夜戰(zhàn)都具有極其重要的地位。夜視技術(shù)是一門高 新技術(shù)，它使 24 小時作戰(zhàn)成為可能，并日益成為在戰(zhàn)爭中取勝的關(guān)鍵 因素之一。自海灣戰(zhàn)爭后，夜視器材特別是紅外夜視系統(tǒng)在軍方倍受 青睞。對于夜間觀察，人眼存在各種限制，一般是光譜的和靈敏度的 限制。夜視技術(shù)采用光電子成象的方法來緩和上述限制，克服人眼低 照度

9、下及有限光譜響應(yīng)下的限制，以開拓擴(kuò)展人眼視覺。解決方法： 用圖象增強(qiáng)克服靈敏度的限制微光夜視技術(shù)；用圖象變換克服光 譜限制紅外夜視技術(shù)。與微光夜視相比，紅外夜視系統(tǒng)具有能在 全黑下工作，有良好的透煙霧、塵埃能力和揭示偽裝的能力，可滿足 全天候的作戰(zhàn)要求、具有較高的靈敏度和分辨率、探測距離長等優(yōu)點(diǎn)， 所以近年來得到迅猛發(fā)展。今年來，第一代、第二代直視式微光夜視 儀器以及微光電視的發(fā)展日益成熟，主動紅外裝置有被微光夜視系統(tǒng) 取代的趨勢。盡管這些被動式技術(shù)各有長處，然而，也有其不足之處。 主動式紅外夜視儀，雖然其隱蔽性能差，體積較大，重量較重等，但 在近距離使用時，由于它是認(rèn)為照明場景，就使得景物之

10、間反差大， 象質(zhì)較好，而且其突出優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟，造價低廉。因此，它在今天 仍能在軍隊(duì)中占一席之地。 主動式紅外夜視儀的夜間觀察距離與下列因素有關(guān)。 （1）可變因 素：大氣透明度，目標(biāo)反射率及其表面狀態(tài)，外形和當(dāng)時所處的背景 亮度等等；（2）固定因素：紅外探照燈的外軸向光強(qiáng)及其散射情況， 紅外夜視儀的探測能力以及終端接收器人眼的響應(yīng)等等。 1.21.2 主動紅外夜視系統(tǒng)的組成和基本工作原理主動紅外夜視系統(tǒng)的組成和基本工作原理 主動紅外成像系統(tǒng)主要由紅外探照燈、光學(xué)系統(tǒng)、紅外變像管及 高壓電源組成。如圖 1.1 所示。 圖 1.1 主動紅外夜視系統(tǒng)原理 1紅外濾光片；2光源；3反光鏡；4眼睛； 5

11、目鏡；6變像管；7物鏡；8目標(biāo) 紅外探照燈發(fā)出的紅外輻射照射前方目標(biāo)，由光學(xué)系統(tǒng)的物鏡組 接受被目標(biāo)反射回來的紅外輻射，并在紅外變像管的光陰極面上形成 目標(biāo)的紅外圖象。變像管對紅外圖象進(jìn)行光譜轉(zhuǎn)換、電子成像和亮度 增強(qiáng)，最后在熒光屏上顯示出目標(biāo)的可見圖象。于是人眼即可通過目 鏡觀察到放大后的目標(biāo)圖象。 主動紅外夜視系統(tǒng)的工作波段在 0.76-1.2 微米的近紅外光譜區(qū)， 其長波限由變像管的光陰極決定。主動紅外夜視系統(tǒng)利用紅外輻射工 作有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，能充分利用軍事目標(biāo)和自然界景物之間反射能 力的顯著差異，在一定程度上識別偽裝。如圖 1.2 所示。 圖 1.2 三種典型目標(biāo)的反射光譜曲線 1綠

12、色草木；2粗糙混凝物；3暗綠色漆 上圖示出了自然界生長期的綠色植物和人造物體（粗糙混凝土和 暗綠色漆）在可見光和紅外輻射光譜區(qū)內(nèi)反射比的變化。在可見光譜 區(qū)綠色草木和暗綠色漆的光譜反射積分量相近似。因此，對于可見光 接收器（包括人眼）對這兩類目標(biāo)是難以區(qū)分的。而在近紅外光譜區(qū) 中綠色草木的反射比要比暗綠色漆高得多。即主動紅外系統(tǒng)能充分利 用這種差異而獲得目標(biāo)與背景的高對比度圖象。通過用主動紅外系統(tǒng) 觀察發(fā)現(xiàn)：離開樹木的綠葉其紅外光譜反射比迅速下降，因此可以利 用這點(diǎn)識別偽裝。其次是近紅外輻射比可見光受大氣散射的影響小， 而交易通過大氣層。但在有霧的惡劣條件下，近紅外輻射同樣受到大 氣散射的影響

13、。再者，由于系統(tǒng)自身攜帶燈源而“主動照明”目標(biāo)， 而使這類系統(tǒng)在工作時不受環(huán)境照明的影響，可以在“全黑”條件下 工作，如照相暗室等。同時，主動照明還可以充分利用紅外探照燈的 狹窄光束照明目標(biāo)，使目標(biāo)在視場中突出出來，造成與背景較大的反 差，從而獲得較為清晰的目標(biāo)圖象。當(dāng)對于軍事上應(yīng)用來說，燈源本 身又成了對方偵察的目標(biāo)而易于暴露自己。這是主動紅外系統(tǒng)最致命 的弱點(diǎn)，也是夜視系統(tǒng)由主動向被動發(fā)展的根本原因。 綜上所述，主動紅外系統(tǒng)由于易于暴露目標(biāo)的致命弱點(diǎn)使其在軍 事上的應(yīng)用受到限制，但它在夜間駕駛、觀察和瞄準(zhǔn)等方面繼續(xù)使用。 在某些場合主被動結(jié)合，即用被動系統(tǒng)捕獲目標(biāo)后，再用窄視場探照 燈照射

14、目標(biāo)，用主動進(jìn)行更清晰的觀察。此外，該類系統(tǒng)在公安部門、 航空、航海及生物研究等方面仍有相當(dāng)?shù)纳Α?1.31.3 紅外變像管的工作原理紅外變像管的工作原理 紅外變像管分類：從結(jié)構(gòu)上分，紅外變像管分為金屬結(jié)構(gòu)型和玻 璃結(jié)構(gòu)型；從工作方法分又分為連續(xù)工作方式和選通工作方式。而選 通變像管主要用于選通成象和設(shè)計。 主動紅外系統(tǒng)的核心是紅外變像管。它是一種高真空的光電圖象 變換器件，管內(nèi)真空度在 10以上。如圖所示是目前廣泛使用的一種 6 金屬結(jié)構(gòu)型的紅外變像管。它是由外光電效應(yīng)的光電陰極，電子光學(xué) 系統(tǒng)和顯示熒光屏三個主要部分組成。 在紅外變像管中，光電陰極均采用對近紅外輻射敏感的銀氧銫光 電陰

15、極，該陰極的峰值靈敏度在波長為 0.8 微米附近，長波限可延伸 至 1.2 微米。它的積分靈敏度約為 30-40 微安/流明左右，量子效率小 于 1%。此外該光電陰極的熱發(fā)射較大，通常在室溫條件下，熱發(fā)射電 流密度可達(dá) 10安培/厘米。大的熱發(fā)射是對圖象轉(zhuǎn)換不利的，因?yàn)?12 它造成了附加的背景，降低了圖象的對比度。由此可見銀氧銫光電陰 極乃是缺點(diǎn)甚多的陰極，但是它對近紅外輻射敏感，使它成為近紅外 波段工作的光電陰極。紅外輻射的圖象射入光電陰極面上，面上各點(diǎn) 產(chǎn)生正比于入射輻射強(qiáng)度的電子發(fā)射，從而形成一個電子電流密度與 紅外輻射強(qiáng)度相應(yīng)的電子圖象。光電陰極完成了由輻射圖象轉(zhuǎn)換為電 子圖象的過程

16、。 光電陰極發(fā)射出的電子在加有外加高壓（約 15-20 千伏）的電極 系統(tǒng)所形成電場的作用下，被加速和聚焦到熒光屏上，轟擊屏發(fā)光。 電極系統(tǒng)或稱電子光學(xué)系統(tǒng)，它可以是靜電型的，也可以是電極復(fù)合 型的。這里靜電加速電子，使電子能量提高，電子數(shù)量并未增加。電 極系統(tǒng)必須按電子成象的要求設(shè)計，制成確定的電極形狀，以確保光 電陰極發(fā)出的電子圖象正確的聚焦成象于熒光屏上，并有盡可能好的 象質(zhì)，從而完成圖象的傳遞。由此看來，電極系統(tǒng)的作用與光學(xué)透鏡 類似，因而又把它們叫做電子透鏡，由電磁場成象的系統(tǒng)叫做磁透鏡。 熒光屏是由熒光物質(zhì)沉淀（或用其他方法）而成。變像管中常用 的熒光物質(zhì)有：硫硒化鋅銅zn(s,s

17、e).cu，硫化鋅鎘銀(zncd) s.ag,硫化鋅銅（zn s.cu）等，熒光屏在高能電子的轟擊下各點(diǎn)發(fā) 射出正比于電子流密度的光輻射，這時認(rèn)為各電子的能量基本相同。 于是這就可能將電子圖象轉(zhuǎn)換成可見光圖象而呈現(xiàn)于屏上。熒光屏發(fā) 光的光譜分布取決于發(fā)光物質(zhì)的基質(zhì)，雜質(zhì)和熱處理的條件。根據(jù)需 要可選擇不同余輝的熒光質(zhì)。通常在熒光屏面向真空的內(nèi)表面上，鍍 一層約 500 厚的鋁膜，它的作用是：增加屏的導(dǎo)電性，防止電荷積聚； 同時防止屏的光輻射反饋到光陰極面產(chǎn)生附加的背景。 綜合紅外變像管的工作過程就是：近紅外輻射圖象低能電子圖 象高能電子圖象增強(qiáng)的可見輻射圖象。第一個轉(zhuǎn)換過程是由光電 陰極來完成

18、的，最后一個轉(zhuǎn)換過程由熒光屏完成，而中間的電子能量 增強(qiáng)則是由電極系統(tǒng)來完成 。該變像管完成了兩項(xiàng)任務(wù)：一市將不可 見的紅外圖象轉(zhuǎn)換成見光圖象。二是將弱的光學(xué)圖象轉(zhuǎn)換成強(qiáng)的光學(xué) 圖象。由于較多的強(qiáng)調(diào)前者，所以把它叫做變像管。它是實(shí)現(xiàn)主動紅 外夜視的基礎(chǔ)。 1.41.4 紅外探照燈紅外探照燈 紅外探照燈是主動紅外成象系統(tǒng)的重要組成部分之一。因此，它 的性能對系統(tǒng)的整體性能有著重要的影響。目前使用的探照燈大都由 光源、拋光面反射鏡、紅外濾光片和燈座等幾個部分組成，其典型結(jié) 構(gòu)如圖 1.3 所示。在座架上固定拋光面反射鏡，反射鏡的焦點(diǎn)處安置 光源，紅外濾光片遮住整個光輸出面，只允許近紅外輻射通過，同

19、時 也起到保護(hù)玻璃、防塵、防潮作用等。調(diào)焦部分可使焦點(diǎn)處的光源沿 探照燈軸向做小距離移動，以調(diào)節(jié)探照燈的光束發(fā)散角，如更換反射 鏡或光源時也可以用它做適當(dāng)調(diào)節(jié)，以確保使用要求。座架由輕金屬 合金制成，內(nèi)壁涂黑以吸收雜散輻射。 圖 1.3 紅外探照燈結(jié)構(gòu)示意圖 1濾光片；2座架；3白熾燈泡；4反射鏡；5調(diào)焦系統(tǒng) 在主動紅外系統(tǒng)中，對探照燈有以下要求： （1）探照燈的輻射光譜（光源與濾光片的組合光譜）要與變像管 光陰極的光譜響應(yīng)有效的匹配，并在匹配的光譜范圍內(nèi)有高的輻射效 率。圖 1.4 表示了光源的相對光譜曲線 2，紅外濾光片的光譜透射曲 線 1 的匹配情況示意圖。圖中陰影部分為三者的匹配結(jié)果，

20、它表示了 主動紅外系統(tǒng)的光陰極所能接收并響應(yīng)的輻射能量的相對值。陰影部 分面積越大，則匹配情況越好。這就要求在儀器的工作波段，光源有 足夠的輻射效率；濾光片有高的透射比。 （2）有一定的照射范圍，探照燈發(fā)出的光束其散射角應(yīng)與儀器的 視場角基本吻合。這樣既保證了儀器目標(biāo)所要求的照明，也減少了自 身暴 露的可能性。垂直方向的散射角可以比夜視儀器視場稍小，以減少 大氣散射對儀器觀察的影響。 （3）紅外暴露距離要短。紅外暴露距離是指：夜間在探照燈光軸 方向上，觀察者由遠(yuǎn)至近向探照燈靠近，當(dāng)人眼剛能發(fā)現(xiàn)探照燈濾光 片所投過的紅光時，觀察者與探照燈之間的距離，為保證對方有用同 類儀器情況下自身的隱蔽性，紅

21、光暴露距離應(yīng)盡可能短。其遠(yuǎn)近與紅 外濾光片的短波起始波長及輻射緣的功率有關(guān)。 （4）在結(jié)構(gòu)上應(yīng)保證容易調(diào)焦，濾光片和光源更換方便。 （5）探照燈應(yīng)盡量做到體積小、重量輕、壽命長、工作可靠。 圖 1.4 光源、濾光片和光陰極光譜匹配曲線示意圖 紅外探照燈的基能本性： 1探照燈的光束散射角 在理想拋物面反射鏡焦點(diǎn)放一點(diǎn)光源，經(jīng)反射鏡反射，射出一束 與光軸平行的平行光束。由于實(shí)際光源有一定大小，反射光束實(shí)際要 在一個 2 的小范圍內(nèi)散開，如圖 1.5 所示。 半徑為 r 的球形光源球心與拋物面焦點(diǎn)重合。 圖 1.5 探照燈的光束散射角 由 1.5 圖有下列關(guān)系： sin = f r)2/(cos.

22、2 （1.1） 可以看出光束散射角 與光源大小 、反射鏡焦距及包容角 rf 有關(guān)。鏡面上投射點(diǎn)不同，當(dāng)=0 時， 有最大值 。 m sin = (1.2) m f r 其對應(yīng)投射點(diǎn)為拋物面頂點(diǎn)。 由于反射鏡不可能做的完全理想，而是存在像差，所以探照燈實(shí) 際散射角稍大于理想情況下的散射角。 2探照燈的全發(fā)光距離 因?yàn)榉瓷溏R焦點(diǎn)的光源發(fā)出的光線經(jīng)反射鏡后在 2 范圍散開， m 所以軸向光強(qiáng)在距探照燈不同距離的位置上是變化著的。我們把探照 燈分成許多同心環(huán)，每一環(huán)又分成一系列的反射元，反射的立體錐角 如圖 1.6 所示。由圖看到，同一環(huán)上的反射元 a 和 a，反射光束截 面隨著離開鏡面距離的增大而增

23、大。在一定距離上與光軸相交，并開 始對軸上的光束有貢獻(xiàn)。即在離等較近處軸向光強(qiáng)隨離燈距離的增加 而逐漸增強(qiáng)，在軸上某一點(diǎn) k 以后，強(qiáng)度不在隨距離而變化。我們把 從鏡面頂點(diǎn) o 到軸向光強(qiáng)成為穩(wěn)定的點(diǎn) k 的距離叫做探照燈的全發(fā)光 距離?；虺晒馐纬删?。 設(shè)光源中心與焦點(diǎn)重合，由圖 1.6 可得到： ， 2=2 r h r l 在 k 點(diǎn)， =， h=d/2, 則 d/2=/l d l d lr r 圖 1.6 探照燈的全發(fā)光距離 又因?yàn)?d/2= sin r 所以 = d l m r d sin4 2 （1.3） 由此可見，全發(fā)光距離由探照燈結(jié)構(gòu)和光源大小決定，即決定于 反射鏡口徑、最大包容

24、角和光源半徑，而與光源亮度無關(guān)。通常大 d l 于幾十倍到幾百倍。f 3探照燈的軸向光強(qiáng) 這里討論的軸向光強(qiáng)是指大于全發(fā)光距離的情況，將亮度 l 均 d l 勻分布，半徑為 r 的球形光源放在焦距為、孔徑為 d 的反射鏡焦點(diǎn)f 處。鏡面反射比為。如圖 1.7，取鏡面上一反射面元，則反射元發(fā) 出的平行于光軸方向的光強(qiáng)為： di= (1.4) d 式中 d為反射元的光通量；為光源對面元中心所張立體角， 每個環(huán)內(nèi)反射鏡反射比；為常數(shù)。而 d=,式中為光源 di0 0 i 發(fā)光強(qiáng)度，反射鏡反射比；為反射面元對光源中心所張立體為 d 角元。 圖 1.7 探照燈軸向光強(qiáng)計算 又因?yàn)椋?l d=lsin 在

25、鏡面反射情況下， 0 i 2 r 2 rdd 反射光束立體角的大小和形狀與入射光束立體角的大小和形狀相同， 得到 r r 2 ddsin 所以 dddlrsin 2 在鏡面反射情況下，反射光束立體角的大小和形狀與如社光束立 體角 的大小和形狀相同。得到 r r 2 2 sin 將 d和代入（1.4） ，則有： di 2 2 sin sinddlr 又 r = rsin sin )2/(cos2 f 則 di dd tg lfddlf )2/(cos )2/(2 )2/(cos sin 2 2 4 2 由上式積分的軸向光強(qiáng) 2 4 22 ltgfi （1.5） 反射鏡口徑面積： 2 4 4 2

26、2 m tgf d s 由式（1.5）可寫為 lsi （1.6） 由（1.6）式看出，探照燈軸向光強(qiáng) i 的大小只取決于光源亮度 l，探照燈反射鏡的光孔面積 s 及反射比。如果光源不是球形將有更 復(fù)雜的公式形式，但近似估算也可用上式。 對實(shí)際探照燈，軸向光強(qiáng)的計算還要考慮光線被遮擋損失和通過 濾光片防護(hù)玻璃的損失，如果用 k 表示探照燈光能損失系數(shù)，則 （1.6）式可寫為： klsi （1.7） 在實(shí)際工作中，常用測量方法獲得某探照燈的軸向光強(qiáng)。方法是： 在大于全發(fā)光距離處用照度值 e，用距離平方反比定律計算光強(qiáng) i， 。所以照度計類型根據(jù)所測光源種類而定。如果探照燈用砷化 2 eli 鎵發(fā)光

27、二極管作光源，也可以用硅光電池為接收器的照度計；用白熾 燈做光源，則用硒光電池照度計。最好的方法是用與紅外變像管陰極 有相同光敏層的光電接收器。 第二章第二章 紅外輻射在大氣中的傳輸紅外輻射在大氣中的傳輸 2.12.1 影響紅外輻射在大氣中衰減的因素影響紅外輻射在大氣中衰減的因素 紅外輻射在大氣中的傳輸問題，一直是人們所感興趣的。這是因 為在紅外技術(shù)的應(yīng)用中，紅外輻射自目標(biāo)發(fā)出來之后，要在大氣中傳 輸相當(dāng)長的距離，才能到達(dá)觀測儀器，除掉幾何的發(fā)散之外，紅外輻 射在大氣中傳輸時總要受到某些氣體的選擇性吸收大氣中懸浮的微粒 使輻射受到散射，同時輻射還受到大氣默寫特性劇烈變化的影響。因 此，引起了人

28、們研究和探討紅外輻射在大氣中傳輸?shù)膯栴}。其中主要 有三方面的研究人員對此感到很大興趣。首先是分子光譜研究工作者， 他們企圖通過大氣中出現(xiàn)的分子吸收光譜。來研究分子結(jié)構(gòu)和分子吸 收與輻射的機(jī)制；其次，是大氣物理工作者，他們希望把紅外輻射通 過大氣的分子吸收光譜作為一個有利的工具，借以研究大氣中的許多 物理參量，如輻射熱平衡、大氣的熱結(jié)構(gòu)、大氣組成的成分等等；最 后是紅外工程工作者與天文工作者，他們關(guān)心的是探測目標(biāo)所發(fā)出的 紅輻射在大氣中發(fā)生了哪些變化，借助大氣紅外透過特性的研究來考 慮目標(biāo)探測問題或考察星體的物理性質(zhì)等。因此，了解紅外輻射在大 氣中的傳輸特性，對于紅外技術(shù)的應(yīng)用是相當(dāng)重要的。 在

29、大氣中存在五種因素，使輻射在大氣中傳輸使發(fā)生衰減： （1）在 0.2-0.32的紫外光譜范圍內(nèi)，光吸收與臭氧的分解作m 用有聯(lián)系。臭氧的生成和分解的平衡程度在光的衰減中起著決定性的 作用。因此在此范圍內(nèi)，輻射在大氣中的衰減對波長和臭氧的密度的 依賴關(guān)系是很敏感的。臭氧是海拔高度的復(fù)雜函數(shù)，而且這種函數(shù)關(guān) 系又隨著季節(jié)、時間以及地理位置而變化。 （2）在紫外和可見光譜區(qū)域中，有氮分子和氧分子所引起的瑞力 散射是必須考慮的。要想解決這一問題，必須注意到散射物質(zhì)的分布， 散射系數(shù)對波長的依賴關(guān)系。這也是研究散射對衰減貢獻(xiàn)的出發(fā)點(diǎn)。 （3）粒子散射或梅氏散射也是引起輻射在大氣中衰減的因素之一。 這種散

30、射大都出現(xiàn)在云和霧中，當(dāng)然在大氣中某些特殊物質(zhì)的分布也 可以引起梅氏散射。這種現(xiàn)象對于觀察背景特別重要。因?yàn)檫@些特殊 物質(zhì)的微粒一般的說都是在低空的。所以到達(dá)一定高度使這種散射現(xiàn) 象就不那么明顯了。 （4）大氣中某些元素的原子的共振吸收，這主要是發(fā)生在紫外及 可見光譜區(qū)內(nèi)。 （5）分子的帶吸收，這是最復(fù)雜和最困難的衰減問題，也是紅外 輻射衰減的重要原因。在大氣中的某些分子，他們具有與紅外光譜區(qū) 域相應(yīng)的震動轉(zhuǎn)動共振頻率，還有純轉(zhuǎn)動光譜帶，因而就能產(chǎn)生 對于紅外輻射的吸收。這些分子是水蒸汽、二氧化碳、臭氧、一氧化 二氮、甲烷以及一氧化碳等。其中水蒸氣、二氧化碳和臭氧能引起最 大的吸收量。這是他們

31、均具有強(qiáng)烈的吸收帶，而且他們在大氣中都具 有相當(dāng)高的濃度。對于一氧化碳、一氧化二氮，和甲烷這一類的分子， 只有輻射通過空氣的路程相當(dāng)長或通過很大濃度的空氣時，才能表現(xiàn) 出明顯的吸收。 當(dāng)某輻射源所發(fā)出的輻射通過大氣時，為了較準(zhǔn)確的計算大氣衰 減的大小，要考慮到上述的每一種情況是必要的。然而，每一種衰減 的機(jī)理都是一系列復(fù)雜的問題。對于各種情況分別處理是較為適宜的。 當(dāng)然，因?yàn)閼?yīng)用的目的不同，就要側(cè)重不同方面的研究。我們這里主 要是討論散射所導(dǎo)致的大氣對紅外輻射的衰減。 還必須指出，在紅外輻射所通過的路程上，每一點(diǎn)都有它特有的 氣象條件，包括氣壓、溫度、濕度以及每一種吸收體的濃度。這些因 素均對

32、輻射的大氣衰減有著直接的影響，同時還要注意到給定的光譜 間隔，以至于每一根譜線的位置、強(qiáng)度和形狀等。不僅要注意到輻射 衰減與氣象條件有關(guān)系，而且還要注意到氣象條件的變化所帶來的影 響。尤其是在低層大氣中，水蒸氣和其他的一些氣體，甚至于灰塵都 在經(jīng)常不斷的變化著。因此，紅外輻射在大氣中的傳輸狀態(tài)也就隨著 天氣情況變化，同時又隨著海拔高度變化?？梢姡康孛枋黾t外輻 射在地球大氣中每時每刻的透射情況，那時一件相當(dāng)困難的工作。 近年來，在理論方面的研究，僅僅能得出這些相互關(guān)系的近似表 示。在不同氣象條件下、在不同高度對不同波長紅外輻射透射比的實(shí) 際測量工作，大大的豐富了這方面的研究 。在大氣層內(nèi)工作

33、的紅外裝 置，均受到大氣衰減的影響?？紤]到這些影響，大概會使我們遇到兩 類問題：一類是利用在一定距離上測出輻射數(shù)據(jù)，還原成作為目標(biāo)的 輻射源的數(shù)據(jù)，或者是確定大氣的光譜透射比，這類計算要求精度較 高；另一類是在設(shè)計用于大氣中的紅外裝置時，要求估算該裝置的性 能參數(shù)或?qū)υO(shè)計方案進(jìn)行估計，借以評價設(shè)計的實(shí)用價值，這類計算 要求精度較低。這時只要在所謂“平均氣象條件”下或者在出現(xiàn)次數(shù) 達(dá)到一定數(shù)目的“最壞氣象條件”下計算該裝置的性能就可以了。 2.22.2 大氣散射所導(dǎo)致的衰減大氣散射所導(dǎo)致的衰減 2.2.12.2.1 大氣散射及其分類大氣散射及其分類 在解釋大氣折射時，假定大氣是一種均勻的介質(zhì)，而

34、且在此介質(zhì) 中相鄰各處的密度是均勻變化的。這樣的假定可作為解釋一些大氣現(xiàn) 象的理論基礎(chǔ)。這實(shí)質(zhì)上是把大氣看成是由一些圍繞地心的均質(zhì)同心 球?qū)铀M成的。這一假定有其局限性。例如，他無法解釋下述這些現(xiàn) 象：遠(yuǎn)物的色彩變更、雷達(dá)從風(fēng)暴中獲得回波、天光的偏振等許多現(xiàn) 象。要想解釋上述這些現(xiàn)象，必須把大氣看成是由無數(shù)個大小不等的 微粒組成的。其中有大氣的每個組元的分子、塵埃、凝結(jié)核以及云、 霧、雨、雪等。我們把電磁輻射投射到這些孤立的或互相結(jié)合的微粒 上所產(chǎn)生的能量改變，成為散射現(xiàn)象。當(dāng)輻射遇到這些微粒時，要發(fā) 生各種光學(xué)現(xiàn)象，如衍射、反射、偏射等。在習(xí)慣上，散射和衍射是 有區(qū)別的。他們的區(qū)別是以散射體

35、的大小和入射電磁輻射的波長的比 作為標(biāo)準(zhǔn)的。如果這個比值很小，例如數(shù)量級小于 1/10，就發(fā)生散射 即與輻射波長比較小很多的粒子，就發(fā)生散射；如果這種比值的數(shù)量 級近于 1 時就發(fā)生衍射。不管是散射還是衍射，就其改變輻射的傳播 方向來說都是一樣的，只不過對散射的貢獻(xiàn)大小不一樣而已。如果這 種比值大于 10 時，則射線的方向按幾何光學(xué)的辦法決定，即發(fā)生反射， 實(shí)質(zhì)上與波長是無關(guān)的。上述三種現(xiàn)象，在大氣中均可探測到。假如 我們令球形散射體的半徑為 r，大氣中所傳播的輻射波長為，那么： 當(dāng)時，我們就稱為瑞力散射如高空純凈的大氣的分子散射；當(dāng)r 時，就稱為梅散射，如當(dāng)球形水滴的半徑和入射輻射波長差不多

36、r 相等時的散射，如果球形散射體的半徑時，所發(fā)生的散射，稱r 為無選擇性散射，過稱為非選擇性散射。 2.2.22.2.2 大氣散射所導(dǎo)致的衰減大氣散射所導(dǎo)致的衰減 大氣之所以能夠?qū)椛湟鹕⑸渌ト?，就是因?yàn)榇髿庵泻猩⑸?元，這就是大氣的分子和大氣中懸浮的微粒。大氣的分子，主要是氮 分子和氧分子，它們在大氣中所占的體積比是最高的。在純凈的大氣 中，由于氣體分子密度發(fā)生漲落、引起大氣均勻性的破壞， 從而就會 產(chǎn)生這種氣體分子本身所引起的散射。大氣中含有一些比氣體分子大 得多的微粒，他們 的存在會使大氣的均勻性遭到更大的破壞，那么由 于他們的存在而引起的散射更是可想而知了。我們把散在大氣中的懸 浮

37、微粒稱為大氣溶膠。霧是指散在大氣溶膠各處的細(xì)小微粒，它由很 小的鹽晶粒、極細(xì)小的灰塵或者燃燒物等組成，半徑不大于在nm5 . 0 濕度大的地方，濕氣凝聚在這些微粒上，可使他們變大。他們就是所 謂的凝結(jié)核。這種凝結(jié)核的存在是大氣發(fā)生凝結(jié)的關(guān)鍵所在。當(dāng)凝結(jié) 核的半徑逐漸增大，超過的時候，就形成了小水滴或小冰晶，這m1 就形成了霧。云的成因與霧是相同的。 若單色平行輻射在大氣中傳播，假定大氣是均勻的，而且沒有吸 收存在的，只存在散射，那么輻射通過介質(zhì)時，也是按指數(shù)衰減的。 因此，通過路程長 x 時有散射所導(dǎo)致的透射比為： xe s s )( （2.1） 式中散射系數(shù)。)(s 對（2.1）式我們應(yīng)該注

38、意到，這里所說的散射所引起的衰減，在 本質(zhì)上并不消耗輻射能，而只是改變輻射能的空間分布。換言之，它 是在指定方向上傳播的輻射能的衰減如果散射體除了對輻射的散射而 外，還存在吸收時，計算透射比，就要包括兩部分。例如碳粒，這種 微粒本身存在著強(qiáng)烈的吸收，并遠(yuǎn)比散射引起的衰減更厲害，是)(s 波長的函數(shù)，所以也是波長的函數(shù)。如果我們能求得，散射系數(shù))(s ，就可以求得光譜透射比)(s)(s 2.2.32.2.3 散射系數(shù)散射系數(shù) 由電磁輻射的散射理論可以證明，如果每立方米內(nèi)有 n 個散射體 均可認(rèn)為是半徑 r 的球，例如小水滴，那么散射系數(shù)為： knr s 2 （2.2） 式中 k 為散射面積比。它

39、就是被粒子散射的輻射的波陣面的面積與粒 子橫截面積的比值，也稱為散射面積系數(shù)。是散射體的幾何橫截面 2 r 積。如果半徑 r 單位用 cm，n 的單位是，的單位是，那么 2 cm s 1 cm k 是無因次量。它是水滴半徑 與入射輻射波長比值的函數(shù)。 在水r 滴變大的初期，隨著的增加而迅速增加，因此，對于固定的水滴k r 來說，即當(dāng)?shù)那闆r下，散射面積比隨著波長的減少和迅速增加。r 當(dāng)微粒的半徑等于輻射波長時，k 值最大約為 3.8，即當(dāng)水滴的半徑和 輻射波長相同時，散射的部分越多。另一方面，曲線達(dá)到最大值后開 始下降，表明在此附近隨著波長的減少散射減少。隨著水滴進(jìn)一步增 大，k 值輕微的震蕩終

40、值趨進(jìn)于 2。當(dāng)時，散射實(shí)質(zhì)上與波長沒r 什么關(guān)系了。 另外一種方法是直接找出散射系數(shù)與波長之間的關(guān)系。許多人都 使用如下的關(guān)系 s （2.3） 當(dāng)粒子的半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輻射波長時，這種情況稱為瑞利散射。在純凈 的大氣中，由氣體分子本身所造成的散射，就屬于瑞利散射。它是天 空呈藍(lán)色和落日呈現(xiàn)紅色的原因。波長大于一個微米時，這類影響就 可以忽略不記了，當(dāng)然也是指分子的自身而言的。所以這種散射也稱 為分子散射。當(dāng)（2.3）式中的近于零時，這種散射稱為梅散射，相 當(dāng)于的情況；當(dāng)時，散射與波長無關(guān)，這種情況就是無選r0 擇性散射，相當(dāng)于的情況。對于大多數(shù)的霧和云，其值近似r 于零，因而對太陽光的散射就是無

41、選擇性散射，這也是云和霧成白色 的原因。 要想計算散射系數(shù)就需要知道大氣中懸浮粒子的資料，如大 氣的密度等等。 然而這些資料是不容易確定的，測量也很困難。因此， 在氣象學(xué)中，采用一種實(shí)驗(yàn)的方法來處理散射問題。就是利用氣象視 程處理散射問題。 第三章第三章 大氣后向散射和選通大氣后向散射和選通 原理原理 在主動夜視系統(tǒng)中，常把紅外探照燈安裝在接收器附近，在照射 遠(yuǎn)距離目標(biāo)時，探照燈光軸非常接近儀器光軸。當(dāng)照射目標(biāo)的光束通 過大氣時要被大氣散射，其中一部分反射輻射后向進(jìn)入觀察系統(tǒng)，在 儀器像面上造成一個附加背景而降低了圖象的對比度和清晰度。在能 見度差的條件下，這一影響則成為主動紅外夜視系統(tǒng)性能的

42、一個基本 限制因素。 3.13.1 選通量的計算選通量的計算 要討論大氣后向散射對主動紅外成像系統(tǒng)的影響和選通原理先要 了解大氣后向散射通量的計算： 該值與下述幾個因素有關(guān)： （1） 大氣的散射系數(shù) k 和散射的角分布 （） ； （2） 觀察鏡與照明器之間的間隔 ； （3） 觀察鏡的視場角 ； （4） 照明器的視場角； 圖 3.1 大氣后向散射的計算 為了不失其計算的有效性，我們假設(shè)： （1） 觀察鏡光軸通過大氣的路程是水平的。在這一路程上散射粒 子的分布是均勻的，大氣散射系數(shù) k 認(rèn)為是常數(shù)； （2） 照明器和觀察鏡視場開始交疊位置的距離遠(yuǎn)大于兩者之間的 觀察距離； 在此假設(shè)下我們考慮接收器

43、視場內(nèi)一個立體角分辨元 的情況。 設(shè)：照明器的輻射強(qiáng)度為 i ； 0 兩視場開始交疊的距離為 r ； 0 目標(biāo)距系統(tǒng)的距離為 r ； m 則在 r 與 r 之間的某點(diǎn) r 處在立體角分辨元 內(nèi)的輻射通量 m0 為： r kr r ei 0 （3.1） 在 dr 內(nèi)輻射通量的變化，對上式微分： dreid kr 0 （3.2） 這時在 rdr 距離處的輻射通量應(yīng)是： )1( 0 kdreid kr rrdrr （3.3） 這個損失是有大氣吸收和散射兩因素造成的。因?yàn)榇髿鈱梢姽?和近紅外吸收是可以忽略的。因此這里我們只考慮大氣的散射因素引 起的損失。散射是向整個空間的向各個方向的散射大小與散射的

44、角分 布系數(shù) （）有關(guān)。 衰減系數(shù) k 與 （）有下列關(guān)系： dk)( （3.4） 為散射方向與照明方向的夾角； 是散射的角分布系數(shù)，指方向向上，單位立方角的散射系數(shù)；)( 在上述各方向的散射通量中，我們所關(guān)心的是后向散射 （180 ）系數(shù)（根據(jù)文獻(xiàn)所述，在低空大氣中，對于大氣后向散射， 0 散射的角分布系數(shù)與散射系數(shù) k 成正比即（c 是)180( 0 ck)180( 0 某比例系數(shù)） ，經(jīng)一些學(xué)者測量表明，對輕霧和晴朗的條件下，總衰減 系數(shù) k 與 （180 ）的關(guān)系為： 0 k 20 1072.3)180( 另一些學(xué)者得到的數(shù)據(jù)為： k k 20 1098 . 3 8 )180( 兩結(jié)果

45、僅相差 7%我們一后者為準(zhǔn)進(jìn)行計算。 0 0 )180(dk 為散射點(diǎn)對接收器口徑所張立體角 0 其對應(yīng)的后向散射通量值： drdeir kr )180()( 0 0 0 （3.5）dr k ei kr r00)( 8 若接收器口徑為 d 則代入上式得： 2 2 0 4r d dr r dk ei kr r 2 2 0)( 48 這一部分后向散射通量在返回接收系統(tǒng)時還要經(jīng)過再次散射而受 到衰減，因此接收器收到的有效后向散射通量為： drei r kd kr b 2 0 2 2 32 dr r ei r kd kr 2 2 0 2 2 32 接收器收到的有效后向散射通量是，即： b dr r e

46、 i kd kr b 2 2 0 2 32 （3.6） 在 r 和之間，立體角分辨元內(nèi)后向散射并返回到觀察鏡的 0m r 總通量可由積分式表示： dr r e i kdm r r kr b 0 2 2 0 2 32 （3.7） 3.23.2 大氣后向散射對觀察的影響大氣后向散射對觀察的影響 首先計算出處景物反射回來的信號通量是，假設(shè)角分辨元 m r s 內(nèi)，景物部分是個朗伯面，且反射率為 。那么觀察處信號通量： 2 2 2 0 4 m kr s r d ei m （3.8） 對于具有反射系數(shù)為的景物相鄰部分，返回信號的通量為： 2 2 2 0 / 4 m kr s r d ei m 觀察鏡接收

47、到總返回通量是信號和后向散射兩部分的總和， bs 觀察鏡接收到的相鄰目標(biāo)與自然背景的表現(xiàn)對比度為： bs bsbs r c )()( / bs ss / 或：)(1 / 1 s b r c 正好為目標(biāo)與相鄰自然景物之間的固有對比度，于是得到了對 / 比度的變化： 1 0 1 s br c c 上式被稱為對比度惡化系數(shù)，也可看成觀察鏡與目標(biāo)間大氣的傳 遞系數(shù)，最后我們來討論上式中 的計算（3.7 式/3.8 式） ， s b 2 2 2 0 2 2 0 2 4 32 0 m kr r r kr s b r d ei dr r e i kd m m m m r r krkr m dr r eekr

48、 0 2 222 8 （3.9） 只要計算出比值大氣后向散射對景物對比度的影響，通常用兩種 方法來解： 冪級數(shù)法； 圖解法。 簡單介紹冪級數(shù)的方法： !43 )2( ! 32 )2( !21 )2( 1 ln 1 432 2 2 krkrkr r rk r dr r e kr 上式是一個交錯級數(shù)計算較為復(fù)雜可以借助計算機(jī)進(jìn)行計算。 下面詳細(xì)介紹圖解法： 對第 3.9 式中的積分式作如下處理， dx x e dr r e k mm kr kr x r r kr 2 2 22 2 002 1 dx x e dx x e m kr x kr x 2 2 2 2 0 作變量置換：令 z=2kr,x=t

49、 z 則上式中每個積分式可寫為： )( 2 1 2 2 zedx x e kr x 式中 e（z）= dt t e zt 1 2 以上三式代入 3.9 積分式則得到： )( 1 )( 1 4 2 2 1 1 22 ze z ze z erk m kr m s b 其中，代回上式得： 01 2krz m krz2 2 借助于圖 3.2 中的曲線在給定，和 k 的值時即可計算 0 r m r 的比值，進(jìn)而可計算出值從而可知主動照明引起的大氣 s b 0 c cr 后向散射 使景物與目標(biāo)對比度的下降情況。 圖 3.2 指數(shù)積分 e(z)函數(shù)圖解 3.33.3 選通設(shè)計技術(shù)選通設(shè)計技術(shù) 對于后向散射造

50、成圖象對比度下降的問題，最好的辦法是消除后 向散射。一個方法是設(shè)計盡可能小的后向散射系統(tǒng)，也就是探照燈與 )2( 1 )2( 1 8 2 0 0 2 m m mm s b kre r kre r krekr 觀察鏡視場的開始重合距離盡可能遠(yuǎn)。這就要求設(shè)計窄光束的探照 0 r 燈或探照燈與觀察鏡之間有相當(dāng)大的間隔。這就要求在實(shí)際應(yīng)用的系 統(tǒng)中往往是不適用或難以實(shí)現(xiàn)的。另一個方法是采用所謂選通成像技 術(shù)。該技術(shù)是利用發(fā)出短脈沖光的探照燈和對應(yīng)時間范疇的選通變箱 管。以時間的先后來分開不同距離上的散射光和目標(biāo)的反射光。這就 是說，設(shè)計的結(jié)果是使由被視察目標(biāo)反射回來的輻射脈沖，剛好在變 像管選通工作的

51、時間內(nèi)到達(dá)變像管參與成象，而由輻射脈沖在投向目 標(biāo)過程中所產(chǎn)生的后向散射輻射，當(dāng)它們到達(dá)觀察鏡內(nèi)時，變像管恰 處于非工作狀態(tài)，因此這些輻射不能參與成象。從而達(dá)到減小后向散 射對成象的影響。這種方法是有效的，并已成功的用于主動紅外夜視 系統(tǒng)中。下面簡單介紹一下什么是選通技術(shù)，是利用發(fā)出短脈沖的探 照燈和相對應(yīng)的時間范疇的選通型變像管。以時間的先后來分開不同 距離上的散射光和目標(biāo)反射光。也就是說設(shè)計的結(jié)果是：觀察鏡接收 到目標(biāo)反射回來的輻射脈沖時變像管剛好在選通后的工作時間內(nèi)，使 變像管工作并參與成像。而由輻射脈沖在投向目標(biāo)過程中所產(chǎn)生的后 向散射到觀察鏡時變像管恰好處于非工作狀態(tài)，因此，后向散射

52、引起 的輻射不能參與成像，從而減小后向散射對成像的影響。這種方法是 有效的并且已經(jīng)應(yīng)用到主動紅外夜視系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)上：在它的光陰極與錐體陰極之間附了一個電極。 工作過程：當(dāng)該電極作為聚焦電極被施加了相對于光陰極更負(fù)的 電位時光點(diǎn)陰極反射的電子均被阻滯，而不能到達(dá)熒光屏上，而當(dāng)施 加在選通電極上的電位是正常的聚焦成像所需電位時管子立即處于正 常工作狀態(tài)中，產(chǎn)生選通成像。 脈沖探照燈的光源：通常采用激光光源，使用較多的是砷化鎵半 導(dǎo)體激光器單個的這種激光二極管能量是不夠的。所以常使用列陣以 獲工作所需的能量。 它一定是一脈沖的形式工作的。有了選通變像管和脈沖光源，選 通技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依靠于其合理的配

53、合。 例如： 圖 3.3 ll220 米時理想選通關(guān)系圖 上圖示出了對 1220m 處目標(biāo)進(jìn)行觀察時理想選通成象的時間關(guān)系 圖。圖中波形 1 為脈沖光源照明輸出；波形 2 為接受器處接收到的脈 沖光源投向目標(biāo)過程中產(chǎn)生的后向散射輻射，波形 3 是輻射脈沖由目 標(biāo)返回到接受器上的反射輻射。波形 4 為接收器的選通脈沖。由于輻 射脈沖在 1220m 上來回渡越時間是 8,選通工作時間應(yīng)在輻射脈沖前s 沿后延遲。s8 在選通工作時間內(nèi)后向散射輻射通量減少到最小，因而可在熒光 屏上得到高對比度目標(biāo)像。利用熒光物質(zhì)的滯后性質(zhì)可對人眼獲得連 續(xù)圖象。所看景物深度與脈沖傳播縱深距離有關(guān)，如脈沖傳播縱深距 離

54、為 30m 則只能觀察目標(biāo)前后內(nèi)景物。m15 3.4 選通技術(shù)的改進(jìn)設(shè)計選通技術(shù)的改進(jìn)設(shè)計 在紅外變像管中，銀氧銫光電陰極的熱發(fā)射量較大，通常在室溫 條件下，其熱發(fā)射電流密度可達(dá)安培/厘米。大的發(fā)熱量是對圖像 12 10 轉(zhuǎn)換不利的，因?yàn)樗斐闪烁郊拥谋尘?，降低了圖像的對比度。對于 此缺點(diǎn)在設(shè)計紅外夜視儀的時候必須考慮到夜視儀器的散熱問題?？?以通過加裝銅制散熱片，并附以風(fēng)冷或水冷設(shè)備，使其保持在一個相 對較低的溫度。 由于我們在熒光屏上所能看到景物的深度與脈沖傳播縱深距離有 關(guān)。如當(dāng)脈沖間隔相當(dāng)傳播距離為米時，那么觀察鏡只能觀察目標(biāo)30 前后米內(nèi)的景物。那么在上例中即使在米距離上有一個目標(biāo)，

55、151200 而且在觀察鏡的視場內(nèi)，也是不能看清的。這是選通成像技術(shù)的缺點(diǎn)。 我們可以提高激光器的功率，并且控制激光器的脈沖頻率，并且調(diào)節(jié) 延遲器的延遲時間，從而能選通不同距離上的目標(biāo)，并控制一定范圍 上的景深。 另外由于主動式紅外夜視儀“易暴露”與作用距離短等缺點(diǎn)，目 前已被被動式紅外夜視系統(tǒng)所代替，出現(xiàn)了微光夜視儀、微光電視、 熱成像等被動式紅外夜視系統(tǒng)。這些夜視系統(tǒng)不需要探照光源，靠目 標(biāo)反射的夜天光工作、或者靠目標(biāo)自身發(fā)射的紅外線成像(根據(jù)不同目 標(biāo)的溫差熱成像)。和主動式紅外夜視系統(tǒng)相比，微光夜視儀、熱成像 等體積小、重量輕、使用安全、不易暴露。但其作用距離和環(huán)境照明 條件及天氣有關(guān)，雨、霧天不能正常工作，全黑天則完全失效。熱成 像利用溫差成像，由于目標(biāo)與背景溫差都不大，所以熱成像