無(wú)人機(jī)傳感器與檢測(cè)技術(shù)課件：紅外熱成像傳感器認(rèn)知

紅外熱成像傳感器認(rèn)知與應(yīng)用項(xiàng)目描述自從1800年英國(guó)著名的物理學(xué)家赫胥爾發(fā)現(xiàn)了紅外射線后，紅外技術(shù)為人類生活做出了巨大貢獻(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，比如：偵測(cè)火災(zāi)、檢查故障、鑒定真?zhèn)巍Ｗ钤绲募t外熱成像裝置于1964年由美國(guó)的德克薩斯儀器公司研發(fā)成功，在此之后，紅外成像技術(shù)突飛猛進(jìn)，紅外產(chǎn)品種類繁多，生產(chǎn)規(guī)模也迅速擴(kuò)大，也象征著紅外技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展到達(dá)了一個(gè)新的臺(tái)階。本項(xiàng)目擬通過(guò)熱外熱成像傳感器及特性的調(diào)研、無(wú)人機(jī)載熱像儀及特性的調(diào)研、無(wú)人機(jī)載熱像儀操作和紅外熱成像傳感器應(yīng)用場(chǎng)景調(diào)研四個(gè)工作任務(wù)，使學(xué)生了解紅外熱成像傳感器的結(jié)構(gòu)、原理，掌握無(wú)人機(jī)載紅外熱像儀的使用方法及應(yīng)用場(chǎng)景，并增強(qiáng)學(xué)生規(guī)范操作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。紅外熱成像傳感器認(rèn)知任務(wù)描述

根據(jù)弗朗克輻射定理，自然界中，所有溫度在絕對(duì)零度(-273℃)以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出紅外輻射(或熱輻射)。利用紅外熱成像傳感器測(cè)定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外線差可以得到不同的紅外圖像，熱紅外線形成的圖像稱為熱圖像。本任務(wù)要求調(diào)研紅外熱成像傳感器的型號(hào)與特性。本任務(wù)要求調(diào)研紅外熱成像傳感器的型號(hào)與特性。任務(wù)實(shí)施1）課前準(zhǔn)備紅外熱成像傳感器，包括手持測(cè)溫槍、手持紅外熱成像儀等。2）熟悉光譜分布圖、熱成像技術(shù)、熱成像系統(tǒng)組成、工作原理等相關(guān)概念。3）按照熱成像系統(tǒng)分類，選定調(diào)研的目標(biāo)型號(hào)。4）根據(jù)目標(biāo)型號(hào)，查閱并收集資料。5）對(duì)初步整理的資料進(jìn)行分析研究，運(yùn)用比較法、歸納法及推理等手段，總結(jié)紅外熱成像傳感器的特性，填寫表6-1。一、光譜分布圖熱紅外線知識(shí)鏈接溫度在絕對(duì)零度(-273℃)以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出紅外輻射(或熱輻射)把人眼不能直接看到的目標(biāo)表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。紅外熱成像功能二、熱成像技術(shù)熱成像儀1.熱成像系統(tǒng)的組成成像測(cè)溫裝置紅外光學(xué)系統(tǒng)紅外探測(cè)器圖像采集處理及控制系統(tǒng)監(jiān)視器冷卻系統(tǒng)紅外光學(xué)系統(tǒng)濾除各種雜散光信號(hào)紅外探測(cè)器將感應(yīng)到的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出圖像采集處理及控制模塊實(shí)現(xiàn)探測(cè)器信號(hào)的采集處理并完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制冷卻系統(tǒng)為紅外探測(cè)器冷卻到合適的溫度監(jiān)視器用于觀察采集處理后的圖像2.熱成像儀的工作原理組成光學(xué)系統(tǒng)掃描機(jī)構(gòu)紅外探測(cè)器前置放大器視頻信號(hào)預(yù)處理電路顯示記錄系統(tǒng)和外圍輔助裝置工作原理3.紅外探測(cè)器的分類按紅外輻射與探測(cè)器的作用方式分按照工作溫度分光子型探測(cè)器熱探測(cè)器制冷型探測(cè)器非制冷型探測(cè)器按照敏感元的數(shù)量單元探測(cè)器線列探測(cè)器焦平面探測(cè)器按照響應(yīng)波長(zhǎng)短波紅外探測(cè)器中波紅外探測(cè)器長(zhǎng)波紅外探測(cè)器4.熱成像系統(tǒng)性能參數(shù)紅外探測(cè)器類型01工作波段02視場(chǎng)角04溫度分辨率05空間分辨率06幀頻07顯示記錄方式08測(cè)溫范圍03使用環(huán)境溫度范圍09熱成像技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史最早的紅外探測(cè)器1800年，Herschel用的涂墨水銀溫度計(jì)。二戰(zhàn)時(shí)期新材料、新的微加工工藝帶動(dòng)了高性能探測(cè)器的更迭知識(shí)拓展紅外探測(cè)器的發(fā)展時(shí)間：20世紀(jì)60年代中期以前；探測(cè)器：硫化鉛(PbS)、銻化銦(InSb)及鍺摻汞(Ge：Hg)；工作波段：1~3μm和8~12μm；優(yōu)缺點(diǎn)：抗干擾能力差第三階段第一階段第二階段時(shí)間：20世紀(jì)60年代中期至70年代中期；出現(xiàn)紅外成像技術(shù)；工作波段：3-5μm；優(yōu)缺點(diǎn)：應(yīng)用多遠(yuǎn)紅外熱成像系統(tǒng)時(shí)間：20世紀(jì)70年代至今；探測(cè)器：碲鎘汞(HgCdTe)；工作波段：3-5μm或8~14μm；優(yōu)缺點(diǎn)：試制成人工控制晶體結(jié)構(gòu)的超晶格多量子阱紅外探測(cè)器第一代紅外熱成像系統(tǒng)主要由紅外探測(cè)器(含致冷器)、光機(jī)掃描器、信號(hào)處理電路和視頻顯示器組成。第二代第三代第四代熱成像系統(tǒng)采用位于光學(xué)系統(tǒng)焦平面、具有n×m元且?guī)в行盘?hào)處理的面陣探測(cè)器，即紅外焦平面探測(cè)器列陣。這種焦平面列陣的優(yōu)點(diǎn)是既能在焦平面上封裝高密度探測(cè)器，又能在焦平面上進(jìn)行信號(hào)處理。紅外焦平面凝視式列陣，被稱為第三代紅外熱成像器件，技術(shù)日趨成熟。除32×32和64×64元凝視式中波紅外列陣外，