紅外物理ppt精品課件

1、紅外物理ppt第1頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二紅外夜視儀紅外夜視儀是利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的軍用夜視儀器。主動式紅外夜視儀用紅外探照燈照射目標，接收反射的紅外輻射形成圖像；被動式紅外夜視儀不發(fā)射紅外線，依靠目標自身的紅外輻射形成 “熱圖像”，故又稱為”熱像儀”。第2頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二主動式紅外夜視儀紅外探照燈發(fā)出一束近紅外光照射目標，由目標反射回來的紅外光，通過紅外物鏡聚焦，成像在紅外變像管的光電陰極上；利用銀氧銫光電陰極的外光電效應(yīng)，將人眼不可見的近紅外圖像變成相應(yīng)的光電子圖像，再通過變像管中間的電子光學系統(tǒng)，對光電子進行加速、聚焦

2、和成像，轟擊變像管另一端的熒光屏，激發(fā)熒光屏發(fā)出可見光，從而將一個不可見的紅外圖像轉(zhuǎn)換并增強為一個可見光圖像；人眼通過目鏡，就能在熒光屏上看到一個正立的目標圖像。主動紅外夜視儀的另一種工作方式叫選通工作方式，即使用脈沖紅外激光照射目標，可以對目標測距。這種工作方式能減少暴露機會，提高視距，改善觀察效果，但技術(shù)較復雜。第3頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二主動紅外夜視儀的主要優(yōu)點是造價低廉，像質(zhì)較好。因有紅外探照燈照明場景，使景物間形成較顯著的明暗反差，受外界自然環(huán)境的影響較小，有利于觀察。由于不同的物體對紅外輻射的反射能力不同，因而具有部分識別偽裝的能力。其主要缺點是容易

3、暴露自己，體積大，重量重，耗電多，觀察范圍只限于被照射的景物，視距受到探照燈尺寸和功率的限制，其應(yīng)用范圍正在不斷縮小。第4頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二被動式紅外夜視儀被動夜視儀的結(jié)構(gòu)、原理很簡單，其實就是模仿動物眼睛的原理，其實就是能夠看見紅外線的裝置，或者說將紅外線轉(zhuǎn)化成可見光的裝置。所謂被動，就是指紅外線從外界射入，儀器被動成像。因為不管是動物還是植物，不管是死的還是活的，地球上的一切物體都在向外發(fā)射紅外線，但是死的東西（尸體或者固定的物體）發(fā)射的紅外線很少，活東的物體，發(fā)色的紅外線多，而且溫度越高發(fā)射的強度越高。另外，人體在夜間通過夜視儀看見的就是一個人的輪廓

4、，因為人的全身都在向外散發(fā)紅外線。第5頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二紅外制導紅外制導是一種重要的制導方式。紅外制導是利用目標自身的紅外輻射來引導導彈和其他武器裝備自動接近目標，以提高命中率。目前，世界各國已生產(chǎn)和試制的紅外制導導彈已超過50種?？湛铡⒖盏?、地空和反坦克導彈等都有采用紅外制導技術(shù)的。紅外焦平面陣列制導技術(shù)還具有識別各類誘餌的能力，從而使武器對目標有更高的命中率。第6頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二民用方面第7頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二紅外通訊紅外線IrDA，簡稱IR，是一種無線通訊方式，可以進行無線數(shù)

5、據(jù)的傳輸。自1974年發(fā)明以來，得到很普遍的應(yīng)用，如紅外線鼠標，紅外線打印機，紅外線鍵盤等等。 紅外線的特征：紅外傳輸是一種點對點的傳輸方式，無線，不能離的太遠，要對準方向，且中間不能有障礙物也就是不能穿墻而過，幾乎無法控制信息傳輸?shù)倪M度；IrDA已經(jīng)是一套標準，IR收/發(fā)的組件也是標準化產(chǎn)品。第8頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二車載紅外夜視系統(tǒng)第9頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二紅外攝像機紅外燈按其紅外光輻射機理分為半導體固體發(fā)光（紅外發(fā)射二級管）紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。一般市場上主要采用紅外發(fā)射二極管的紅外燈，其原理及特性我們介紹如下： 由

6、紅外發(fā)光二級管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二級管由紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵GaAs）制成PN結(jié)，外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長830950nm，半峰帶寬約40nm左右，它是窄帶分布，為普通CCD黑白攝像機可感受的范圍。其最大的優(yōu)點是可以完全無紅暴，（采用940950nm波長紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見紅光）和壽命長。紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度W/m2表示。一般來說，其紅外輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時，器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其

7、壽命，甚至使紅外二極管燒毀。第10頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二 紅外光譜儀 紅外光譜儀主要用于化學物理分析領(lǐng)域，可應(yīng)用于各種物理化學實驗室、石油、農(nóng)業(yè)、檢測等領(lǐng)域。按應(yīng)用范圍可分為通用型紅外光譜儀和專用紅外光譜儀，按波長范圍分可分為近紅外光譜儀和遠紅外光譜儀，目前以近紅外光譜儀為主。現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)包括了近紅外光譜儀、化學計量學軟件和應(yīng)用模型三部分。只有三者的完美結(jié)合才能達到高性能的要求。目前近紅外專用光譜儀器的研制及應(yīng)用在國內(nèi)已受到很多專家的關(guān)注，并已開發(fā)研制出一批適應(yīng)國內(nèi)分析對象的儀器及應(yīng)用軟件。如，中國石油科學院的一批年輕學者在陸婉珍院士的帶領(lǐng)下，研制和

8、開發(fā)出了有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的近紅外專用光譜儀器及其在我國石油科學中應(yīng)用的一些軟件；以北京農(nóng)業(yè)大學嚴衍祿教授領(lǐng)導的“中國農(nóng)業(yè)近紅外分析技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”課題已完成，研制和開發(fā)了有自主知識產(chǎn)權(quán)的、適用于中國農(nóng)業(yè)品品質(zhì)的分析的軟件；相秉仁教授在中國藥科大學分析計算中心建立了Internet近紅外光譜分析虛擬建模中心，進行近紅外光譜分析的建模和數(shù)學模型維護等工作，并建立了一些中草藥近紅外分析的數(shù)學模型。第11頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二紅外傳感器在實現(xiàn)遠距離溫度監(jiān)測與控制方面，紅外溫度傳感器以其優(yōu)異的性能，滿足了多方面的要求。在產(chǎn)品加工行業(yè)，特別是需要對溫度進行遠距離監(jiān)測的場合

9、，都是溫度傳感器大顯身手的地方。在食品行業(yè)紅外溫度可以在不被污染的的情況下實現(xiàn)食品溫度記錄，因此備受歡迎。光纖紅外傳感器還具有抗電磁和射頻干擾的特點，這為便攜式紅外傳感器在汽車行業(yè)中的應(yīng)用又開辟了新的市場。 隨著紅外測溫技術(shù)的普遍應(yīng)用，一種新型的紅外技術(shù)智能（Smart）數(shù)字紅外傳感技術(shù)正在悄然興起。這種智能傳感器內(nèi)置微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器與控制單元的雙向通信，具有小型化、數(shù)字通信、維護簡單等優(yōu)點。當前，各傳感器用戶紛紛升級其控制系統(tǒng)，智能紅外傳感器的需求量將會繼續(xù)增長，預計短期內(nèi)市場還不會達到飽和。第12頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二 另外，隨著便攜式紅外傳感器的

10、體積越來越小，價格逐漸降低，在食品、采暖空調(diào)和汽車等領(lǐng)域也有了新的應(yīng)用。比如用在食品烘烤機、理發(fā)吹風機上，紅外傳感器檢測溫度是否過熱，以便系統(tǒng)決定是否進行下一步操作，如停止加熱，或是將食品從烤箱中自動取出，或是使吹風機冷卻等。隨著更多的用戶對便攜式紅外溫度傳感器的了解，其潛在用戶正在增加。由于紅外溫度傳感器在實現(xiàn)遠距離控溫及無接觸測溫等方面的優(yōu)勢，使其產(chǎn)量每年以10的速度增長。在1996年至1997年間，其產(chǎn)量從15.5萬只增長到23萬只；總銷售額也從2.3億美元增長到3億美元。2006年，市場銷售總額將達到5.576億美元，總產(chǎn)量將超過48.9萬只第13頁，共20頁，2022年，5月20日，

11、9點47分，星期二 對于紅外傳感器的全球市場，第三世界國家將比歐美更加看好。雖然歐美很多工業(yè)國家加工業(yè)廣泛，但其市場以趨向飽和；而在中國以及拉美一些新興國家和地區(qū)，隨著其經(jīng)濟的復蘇與發(fā)展，各國各地區(qū)紛紛加強工業(yè)化建設(shè)，加工廠不斷增多，紅外傳感器在該區(qū)域的銷量每年以25的速度增長，并且其市場銷量還處于增長趨勢。 目前，全球至少有25家較具規(guī)模的紅外傳感器生產(chǎn)商，其中居首位的是Raytek公司， 1999年Raytek公司的產(chǎn)品全球市場的20%，其中很大一部分產(chǎn)品是手持產(chǎn)品；Raytek還生產(chǎn)在線輻射溫度表和高性能的傳感器以適用于像冶金行業(yè)這樣溫度要求極高的環(huán)境。排行第二位的是Ircon，其市場占

12、有率為17%，其產(chǎn)品主要面向高端用戶市場。排行第三位的是Land Infrared, 其市場占有率為15%，其主要產(chǎn)品是手持式及在線測量產(chǎn)品。第14頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二 科研應(yīng)用第15頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二紅外望遠鏡最早的紅外觀測可以追溯到十八世紀末。但是，由于地球大氣的吸收和散射造成在地面進行的紅外觀測只局限于幾個近紅外窗口，要獲得更多紅外波段的信息，就必須進行空間紅外觀測。現(xiàn)代的紅外天文觀測興盛于十九世紀六、七十年代，當時是采用高空氣球和飛機運載的紅外望遠鏡或探測器進行觀測。1983年1月23日由美英荷聯(lián)合發(fā)射了第一顆紅

13、外天文衛(wèi)星IRAS。其主體是一個口徑為57厘米的望遠鏡，主要從事巡天工作。IRAS的成功極大地推動了紅外天文在各個層次的發(fā)展。直到現(xiàn)在，IRAS的觀測源仍然是天文學家研究的熱點目標。第16頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二1995年11月17日由歐洲、美國和日本合作的紅外空間天文臺（ISO）發(fā)射升空并進入預定軌道。ISO的主體是一個口徑為60厘米的R-C式望遠鏡，它的功能和性能均比IRAS有許多提高，它攜帶了四臺觀測儀器，分別實現(xiàn)成象、偏振、分光、光柵分光、FP干涉分光、測光等功能。與IRAS相比，ISO從近紅外到遠紅外，更寬的波段范圍；有更高的空間分辨率；更高的靈敏度（

14、約為IRAS的100倍）；以及更多的功能。ISO的實際工作壽命為30個月，對目標進行定點觀測（IRAS的觀測是巡天觀測），這能有的放矢地解決天文學家提出的問題。預計在今后的幾年中，以ISO數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的研究將會成為天文學的熱點之一。第17頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二斯皮策太空望遠鏡斯皮策太空望遠鏡發(fā)射于2003年8月，是人類送入太空的最大的紅外望遠鏡，該望遠鏡隸屬于美國宇航局和加州理工學院。斯皮策太空望遠鏡是美國宇航局發(fā)射的四大太空望遠鏡之一。斯皮策與哈勃都是太空望遠鏡，但是哈勃以光學觀測為主，而斯皮策則以觀測天體紅外波段為主。所謂紅外，說的是望遠鏡能夠探測到目標發(fā)出

15、的紅外輻射。斯皮策的紅外探測靈敏度極高，波長在3微米至180微米之間的紅外輻射都能盡收“眼”底。而這個波段因其范圍內(nèi)的輻射抵達地面時會被地球大氣層阻擋，一向是地面望遠鏡的“盲區(qū)”。因此斯皮策能探測到宇宙中那些難以感知到的天體，比如一些暗淡的小型恒星。與光學天文觀測設(shè)備相比，斯皮策的紅外之“眼”能夠穿透塵埃、氣體，看到其背后隱藏的無限奧秘。第18頁，共20頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二斯皮策太空望遠鏡 - 規(guī)格斯皮策空間望遠鏡總長約4.45米，重量為950千克，主鏡口徑為85厘米，用鈹制作。除此之外還有3臺觀測儀器，分別為：1、紅外陣列相機（IRAC），大小為256256像素，工作在3.6、4.5、5.8和8微米4個波段。2、紅外攝譜儀（IRS），由4個模塊組成，分別工作在5.3-14微米（低分辨率）、10-19.5微米（高分辨率）、14-40微米（低分辨率）和19-37微米（高分辨率）。3、多波段成像光度計（MIPS），工作在遠紅外波段，由3個探測器陣列組成，大小分別為128128像素（24微米）、3232像素（70微米）和220像素（160微米）。4、為避免望遠鏡