《红外技术CH》PPT课件

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1、典型红外系统的组成框图红外系统景物辐射大气传输光学系统探测器信号读出制冷装置信号处理显示景物辐射大气传输光学系统探测器信号读出制冷装置信号处理记录传输、执行显示调制器或扫描器红外系统热成像系统-如热像仪把目标的温度分布转换成可见的目标热图像探测和测量系统-如辐射计等测定目标的辐射功率、光谱特性；目标的温度或方位等搜索系统-监视大的空间区域，探测和识别视场内的目标；入侵探测和跟踪前的搜索等跟踪系统-对运动目标跟踪，测量和导弹的制导等红外系统的信噪比方程与作用距离-点源目标1）接收点目标辐射的红外系统，其接收表面的光谱辐照度为目标的光谱辐射强度；为目标到

2、红外系统的传播距离上大气的光谱透过率；为目标到红外系统的传播距离。作用到探测器上的入射光谱辐射功率为光学系统的有效入射孔径面积；为光学系统的光谱透过率；2）探测器上的信号电压为探测器的光谱响应度。若选定了红外系统的光谱区间在这段区间内的信号电压若探测器噪声电压的均方根值为且认为探测器噪声为系统噪声限，则信噪比为红外系统的信噪比方程与作用距离-点源目标3）、：已经知道为敏感元件的光谱探测度，在某一波段区间范围内可近似地用其间的平均值来代替；为电路噪声等效带宽；为敏感元件的有效敏感面积。红外系统的信噪比方程与作用距离-点源目标为波段范围内大气的平均透过系

3、数红外系统的信噪比方程与作用距离-点源目标对不同的系统，信号的波形、频率、调制度等都可能不同，而在计算中需要根据系统的特点加上不同的修正因子若将探测器的面积转换成系统的瞬时视场，则有为光学系统焦距光学系统的数值孔径第六章红外辐射测温斯蒂芬-波耳兹曼定律（Stefan-BoltzmannLaw)凡是温度高于绝对零度的物体都产生红外辐射测量M→得到T基本原理：优点：不接触测量——remotesensing响应速度快——μs甚至ns量级测温范围宽——10-1~103应用：炼钢、交通、机械加工、电力传输、及农业生产在实际测量中，一切辐射体都不是黑体，辐射测温

4、将辐射体的辐射用黑体辐射来近似表示，以最佳近似得出的黑体温度，称为辐射体的表观温度（apparenttemperature)。表观温度辐射温度亮度温度颜色温度全辐射测温亮度法测温双波段测温6.1三种表观温度（1）辐射温度——全辐射测温—仪器输出信号电压—属于仪器的系数—Stefan-Boltzmann常数—物体比辐射率—物体的真实温度如果黑体的辐射使系统的输出信号电压则对应黑体的温度Tr满足Tr即为物体的辐射温度可用比辐射率进行校正（2）亮度温度——亮度法测温物体的亮度温度是在给定波长附近一窄光谱范围，用与它有相同辐射功率的黑体的温度所表示的温度亮度

5、温度（3）颜色温度——双波段测温物体的颜色温度（简称色温）是在某两个给定波长附近的窄光谱范围，测得辐射功率之比，用与它有相同的辐射功率之比的黑体温度所表示的温度定义测温仪器的温度灵敏度S为仪器输出信号电压与物体相对温度变化的比值三种测温法的灵敏度曲线表观温度与真实温度的差别——相对测温误差6.2辐射测温系统对测温仪的基本要求：（1）精度（2）距离系数λ1~λ2波段范围内，单位温度变化引起的黑体辐射亮度变化目标的像恰好盖满探测器的面积距离系数定义为（测量结果与距离无关）（1）全辐射测温仪6.2辐射测温系统（2）亮度测温仪几个设计中需考虑的问题（1）波段

6、选择：目标辐射功率大；发射率高；大气吸收小；有合适的高灵敏度探测器；（2）高于800℃时，选择波长短，光谱带宽窄的波段；低于800℃时，选择波长较长，光谱带宽很宽的波段——部分辐射测温工作波段的确定：最高温度灵敏度点、峰值波长、大气窗口800~1200℃，2~2.5μm（2）探测元件的选取：PbS（3）调制频率：最大信噪比400，800Hz图4-29（3）双波段测温仪两个窄波段内的黑体辐射功率的比值随温度不同而不同；不同的辐射功率比值代表被测物体的不同温度。（3）双波段测温仪调制盘：黑色不透光，外围白色透光，内围白色和斜线分别表示透射λ1和λ2波段；

7、调制盘外圈产生基准信号双色信号两路信号V1/V2；对测量距离影响的校正对环境温度(调制盘温度）影响的补偿（1）恒温法利用温度控制回路使仪器（调试盘、探测器、滤光片等部件）恒温（2）光学补偿法配备标准辐射源，把被测信号和标准信号比较后读数（3）电气补偿法利用外加信号抵消调制盘温度变化的影响。电气补偿法（1）环境测温得到补偿电压：电气补偿法（2）探测器响应率的环境温度补偿表观温度真实温度（1）用辅助技术测量物体发射率，对表观温度进行修正测量硅片表面反射率，得到发射率例：（2）尽可能减小目标表面发射率的影响PAINT/BLACKTAPEGEOMETRIC

8、CONSIDERATIONS（WEDGEMETHOD）GOLDCUPIMAGETRANSFER（3）多波长辐