紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在,已經(jīng)為大家所熟知,這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng),按照功能能夠分成五類:
V,m3-=q *t]v}ZV* (1)輻射計(jì),用于輻射和
光譜測量;
W6i3Psjsw 6`Lcs (2)搜索和跟蹤系統(tǒng),用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo),確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤;
$cu]_gu :Pf>Z? /d (3)熱成像系統(tǒng),可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖像;
_-RyHgX oBC]UL;8xJ (4)紅外測距和通信系統(tǒng);
>9MS"t 9OfU7_m (5)混合系統(tǒng),是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。
zQ_z7FJCB cf\&No?-p 首先了解一下紅外光。紅外光是太陽光譜的一部分,紅外光的最大特點(diǎn)就是具有光熱效應(yīng),輻射熱量,它是光譜中最大光熱效應(yīng)區(qū)。紅外光一種不可見光,與所有電磁波一樣,具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。紅外光在真空中的傳播速度為3×108m/s。紅外光在介質(zhì)中傳播會(huì)產(chǎn)生衰減,在
金屬中傳播衰減很大,但紅外輻射能透過大部分
半導(dǎo)體和一些
塑料,大部分液體對(duì)紅外輻射吸收非常大。不同的氣體對(duì)其吸收程度各不相同,大氣層對(duì)不同波長的紅外光存在不同的吸收帶。研究分析表明,對(duì)于波長為1~5μm、 8~14μm區(qū)域的紅外光具有比較大的“透明度”。即這些波長的紅外光能較好地穿透大氣層。自然界中任何物體,只要其溫度在絕對(duì)零度之上,都能產(chǎn)生紅外光輻射。紅外光的光熱效應(yīng)對(duì)不同的物體是各不相同的,熱能強(qiáng)度也不一樣。例如,黑體(能全部吸收投射到其表面的紅外輻射的物體)、鏡體(能全部反射紅外輻射的物體)、透明體(能全部穿透紅外輻射的物體)和灰體(能部分反射或吸收紅外輻射的物體)將產(chǎn)生不同的光熱效應(yīng)。嚴(yán)格來講,自然界并不存在黑體、鏡體和透明體,而絕大部分物體都屬于灰體。上述這些特性就是把紅外光輻射技術(shù)用于衛(wèi)星遙感遙測、紅外跟蹤等軍事和科學(xué)研究項(xiàng)目的重要理論依據(jù)。
"O``7HA} "|hlDe< 紅外輻射的基本定律
i?x$w{co ~5T$8^K (1)基爾霍夫定律:在一定溫度下,地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比,對(duì)于任何物體都是一個(gè)常數(shù),并等于該溫度下同面積黑體輻射通量W。在給定的溫度下,物體的發(fā)射率=吸收率(同一波段);吸收率越大,發(fā)射率也越大。
Cg^:jd 地物的熱輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比,所以,地物微小的溫度差異就會(huì)引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特征構(gòu)成了紅外遙感的理論基礎(chǔ)。
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