Category Archives: 红外热像仪原理

理论基础

红外测温原理的理论基础是普朗克定律。

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大气对红外热像仪测温的影响的主要是大气衰减和大气自身红外辐射。

大气衰减

气体对红外辐射的吸收、悬浮微粒散射红外辐射以及背景辐射对探测器的干扰等。

气体对红外辐射的吸收

气体分子对红外辐射的吸收是造成红外辐射衰减的主要原因之一。对红外辐射又吸收作用的有臭氧、CO、NO2、水蒸气、CO2等。在近地面进行红外测量时，水蒸气和二氧化碳的含量对大气对红外辐射的影响占主要作用。水蒸气的吸收波段较多，作用也较强，其主要作用波段在0.94μm、1.14μm、1.38μm、1.88μm、2.7μm、3.2μm、3.7μm、6.3μm等波长。二氧化碳在2.7μm、4.3μm、15μm处的红外吸收性能也较强。虽然水蒸气和二氧化碳的占大气总量的比例很少，但是由于水蒸气跟CO2很容易产生，所以他们基本上决定了大气的红外透过特性。

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影响红外热像仪测温精度的因素很多，不过综合起来分为内因和外因两方面。内因是探测器本身测温能力，外因是外界对红外探测器的干扰程度。

首先谈内因：

探测器本身灵敏度

探测器本身对于红外辐射的灵敏度像差很大，一般来讲INSB>MCT>PBS。

是否对探测器制冷

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 红外热像仪原理是红外热像仪利用红外探测器读取被测物表面红外辐射率分布，通过普朗克定律将辐射率换算成温度数值，并根据被测物的温度分部规律，将温度数值并转换成人眼可识别的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的一套科学方法。

测温原理

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本文通过实验探索被测目标发射率与测温精度的关系。

测温实验

本实验使用近距离探测，因而可以忽略大气衰减，把被测物表面看做满足灰体模型，抵达红外探测器的辐射总能量应为被测物红外辐射的能量与目标反射的环境辐射能量之和，以此我们立式1 ：
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红外镜头是为红外热像仪提供成像类光学部件，红外热成像仪镜头的质量直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和果。

红外热像仪的光学成像物镜将工作波段内的辐射收集起来，并聚焦到探测器上。在可见光波段，玻璃是很好的投射材料，但是在中波、长波红外波段，这种材料是不透明的，因此常选用锗、硅等晶体材料，而且为了提高透射率，还需要镀上一层增透膜，这些材料和膜层如同滤光片一样，将镜头透过的波长限制在一定的范围内。

红外光学成像物镜的作用:过滤、截至可见光同时，允许通过红外线。通过它在可见光、红外线并存的环境中把红外线分离出来。加红外透镜过滤可见光从而得到纯正的红外效果。

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红外探测器是一种对红外辐射敏感的器件,它将红外辐射转换成电信号，是红外热像仪成像系统中的核心，也是红外技术尖端的领域。红外探测器的发展水平直接决定了红外热像仪的测温精度跟测温速度。 不同探测器对红外辐射的响应度不同，有些探测器对某些波长红外辐射的响应较低，这主要是由于探测器材料对不同波长的红外辐射的反射和吸收存在差异。 目前在TELOPS红外成像仪中使用的斯特林制冷焦平面阵列（FPA）探测器一般工作在3μm~5μm，7.7μm~11.8μm波段，探测器材料为MCT和InSb。

1.红外探测器分类

自上世纪以来，红外探测器的研发蓬勃发展，目前各大厂家已经生产出了种类繁多的红外探测器，根据红外线探测器的不同特性也有不同的分类方法。根据探测器响应波长，可以分为近红外、中红外、长波红外和远红外探测器；根据工作温度，可以分为致冷型和非致冷型红外探测器；其中制冷型又可分为半导体制冷,液氮制冷；根据探测器结构可分为单元（测温仪）、线阵和焦平面红外探测器；就探测机理而言，又可分为光子和热敏红外探测器，本文主要以探测机理为分类方式： … 阅读全文 →