红外传感器的工作原理及实际应用.pdf

红外传感器的工作原理及实际应用 引言 ： 宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红外辐射， 事实 上同可见光一样， 其辐射能够进行折射和反射， 这样便产生了红外技 术，利用红外光探测器因其独有的优越性而得到广泛的重视， 并在军 事和民用领域得到了广泛的应用。军事上，红外探测用于制导、火控 跟踪、警戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等；在民用领域， 广泛应用与工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通管理以及医 学诊断技术等。 红外探测就是用仪器接受被探测物发出或者反射的红 外线，从而掌握被测物所处位置的技术。 作为红外探测系统的核心期 间，红外传感器（也称为红外探测器）的研究成为一个热点。 红外传感器的测量原理的理论依据 定义：红外传感器（也称为红外探测器）是 能将红外辐射能转换成电能的光敏器件。 红外传感系统是用红外线为介质的测量系 统，按照功能能够分成五类： （1）辐射计，用于 辐射和光谱测量； （2 ）有哪些信誉好的足球投注网站和跟踪系统，用于有哪些信誉好的足球投注网站和跟踪红外目标， 确定其空间位置并对它的运动进行跟踪； （3）热成像系统，可产生整 个目标红外辐射的分布图像； （4 ）红外测距和通信系统； （5 ）混合系 统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 首先了解一下红外光。 红外光是太阳光谱的一部分， 红外光的最大 特点就是具有光热效应，辐射热量，它是光谱中最大光热效应区。红 外光一种不可见光，与所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干 涉、吸收等性质。红外光在真空中的传播速度为 3 ×108m/s。红外光 在介质中传播会产生衰减， 在金属中传播衰减很大， 但红外辐射能透 过大部分半导体和一些塑料，大部分液体对红外辐射吸收非常大。 不同的气体对其吸收程度各不相同， 大气层对不同波长的红外光 存在不同的吸收带。 研究分析表明， 对于波长为 1～5 μm、 8 ～ 14 μm 区域的红外光具有比较大的“透明度”。 即这些波长的红外光能较好 地穿透大气层。自然界中任何物体，只要其温度在绝对零度之上，都 能产生红外光辐射。红外光的光热效应对不同的物体是各不相同的， 热能强度也不一样。例如，黑体 ( 能全部吸收投射到其表面的红外辐 射的物体 ) 、镜体 ( 能全部反射红外辐射的物体 ) 、透明体 ( 能全部穿透 红外辐射的物体 ) 和灰体 ( 能部分反射或吸收红外辐射的物体 ) 将产生 不同的光热效应。严格来讲，自然界并不存在黑体、镜体和透明体， 而绝大部分物体都属于灰体。 上述这些特性就是把红外光辐射技术用 于卫星遥感遥测、红外跟踪等军事和科学研究项目的重要理论依据。 红外辐射的物理本质是热辐射。 物体的温度越高， 辐射出来的红 外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光 的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的， 而且最大的热效应出现在 红外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射 线。 红外辐射的基本定律 (1) 基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量 W 和吸收率之比， 对于任何物体都是一个常数， 并等于该温度下同面积 黑体辐射通量 W。在给定的温度下，物体的发射率