红外线在夜视技术中的应用

一、红外线及其物理特性红外线是一种电磁波 ,在电磁波谱中的位置是处于红外端 ,波长范围大致是 0 .76微米— 10 0 0微米。红外线与可见光、紫外线、Ｘ射线、γ射线及无线电波一起 ,构成了无限连续的电磁波。红外线除具有电磁波的一般性质外 ,还具有独特的性质。(1)红外辐射现象一切物体都会辐射红外线 ,物体的红外辐射与其本身的温度有着密切关系 ,物体的温度愈高 ,辐射电磁波的能量愈大。(2 )红外线的热效应物体在辐射红外线的同时 ,还会吸收外界红外辐射的能量 ,当外界红外线辐射到物体上时 ,物体的温度就升高。(3)反射特性物体在不同波…     

红外夜视技术及其军事应用

 红外线是人眼看不见的一种光波,它是由物质内部的分子、原子的运动所产生的电磁辐射,是一种电磁波,波长比红光更长,其突出的特点是热作用。“红外线”也称“红外辐射”,波长在0.75～1000μm,是个相当宽的区域,且这种辐射都载有物体的特征信息,这就为探测和识别各种目标提供了客观基础。红外线具有与可见光类似的特性,如反射、折射、干涉、衍射和偏振,同时,又具有粒子性,即它可以以光量子的形式发射和吸收,这已在康普顿散射、光电效应等实验中得到了充分的证明。不同波长的红外线在传输过程中能量衰减程度有很大的差别,能透过大气的红外线主要有3 个波段,即1～2.5μm、3～5μm 和8～14 μm,这3 个波段称为“大气窗口”,所有红外仪器都工作在这3 个波段内。     

基于中波红外光谱遥测的温度估计算法

高于绝对零度的物体满足Plank定律,因此红外辐射在一定程度上反映温度。红外辐射测温具有响应速度快,分辨率高,能较好的实现对微小、高速移动等不可接触测量目标的温度测量。用一种先进的双波段红外遥感光谱系统采集不同温度金属的红外发射光谱,分析和研究这些不同温度的光谱数据所具有的不同特征。在此基础上,对样本提取重心位置、波峰位置、波长λ₁的值、波长λ₂的值四种光谱特征,寻找温度与其之间的函数关系;并建立多元线性回归模型,通过光谱反推温度值。实验结果表明,该方法可以有效的分辨有明显温差的高温物体,在实验所测温度范围内的测温绝对误差小于30 ℃,在测量误差小于20 ℃的置信区间内有98%正确率,优于一般系统需要保证目标发射率、大气透射率、环境等效辐射温度等复杂参数高精度的情况下2%的测温精度。该方法可以简单有效的对远距离目标测温,从而进一步拓展红外光谱遥测温度的应用领域。     

基尔霍夫定律对半透明反射平行板热辐射的应用

基尔霍夫(Kirchhoff)热辐射定律是光学和传热学的重要定律之一,内容为:热平衡条件下,任何物体的辐射度rλ,t与其吸收本领aλ,t的商是波长和温度的普适函数 f(λ,t),与物体的性质无关.表为其中rλ,t表示辐射体单位表面积在温度t,向2π立体角发出的波长为λ至λ dλ的辐射通量密度;aλ,t表示辐射体在温度t时吸收属于波长λ的单位波长间隔的辐射通量与射到该物体表面该波长间隔的辐射通量之比. 能够在任何温度下吸收所有波长的辐射即吸收本领αBλt=1的物体称为黑体,黑体的辐射度,Z.;一j(A,t).为了研究绝大多数非黑体的热辐射特性,常以黑体辐…     

红外测温

 一、红外测温的理论基础我们知道,自然界的一切物体都不断地辐射着红外线,它是由物质内部分子或原子的能级发生跃迁时产生的电磁辐射。随着人们对光学研究的深入,建立了基本的辐射定律,为红外科学奠定了理论基础,红外测温成为应用的一个重要方面。红外测温是辐射式测温的一种,是利用物体的热辐射来测量物体温度的。红外辐射的基本定律是斯忒藩、玻尔兹曼、普朗克等人的黑体辐射定律。黑体是一种理想模型,它能吸收全部入射的辐射而没有反射,是计算热辐射理论最简单的情况。辐射定律就是根据黑体研究出来的。     

植物蒸腾作用对红外辐射特征的影响研究

研究植被的红外辐射特征是开展地面军事目标红外伪装与隐身的基础,模拟植被红外特性的形成机理可实现目标与背景的精确融合。叶片蒸腾是植被特有的生理机制,是影响植被红外辐射特征的主要因素之一。通过建立植物叶片的能量平衡物理模型,分析计算出植物蒸腾特性对叶面温度的影响。应用气孔计、红外热像仪实测了樟树、冬青等典型植物叶片的蒸腾作用、叶面温度、红外辐射特征的日周期变化,通过与干枯叶片的对比表明,植物蒸腾作用能够有效调节叶片的能量平衡,控制叶面温度处于合理的范围内,抑制叶片红外辐射特征的深幅变化。     

可透视电脑芯片的新技术

正研究者研发出一种透视硅片的技术,除此之外还提供了一种探查电脑芯片微小制造瑕疵的强大工具。为了证明方法的有效性,研究小组将辐射模式投射到115微米厚的硅片上,这会临时性地使电子在这种通常的半导体材料内部流动。在拥有导电性后,硅对于太赫兹辐射是透明的(太赫兹是指每秒上万亿个周期的辐射,此类辐射介于微波和红外辐射之间,波长为150纳米~1.5毫米)。随后,研究者测量通过硅片反弹回来的辐射,以识别出现在硅片背面的物体或特     

中红外波段地表发射率特性分析

陆表温度(LST)在地-气相互作用过程中扮演着重要的角色,是全球变化研究的关键参数。陆表发射率是陆表温度反演的关键输入参数之一。中红外谱区(3~5 μm)介于可见光-近红外谱区(0.38~2.5 μm)与热红外谱区(8~14 μm)之间,地物的发射率在该谱区表现出独特的光谱特性,可用于霜冻监测、矿物成分分析等研究。由于传感器在中红外谱区探测到的能量既有来自于地物自身发射的热辐射能量,又有反射的太阳辐射能量,这两部分的能量分离机理比较复杂,因此中红外谱区发射率特性分析的相关文献较少。本文针对单一均匀地表和具有混合像元的复杂地表计算了MODIS红外通道的有效发射率,发现通道有效发射率在单一均匀地表下与温度的耦合效应不强烈;但在复杂地表下,通道有效发射率与混合像元内的成分比例以及成分的地表温度具有耦合效应。在误差允许的范围内,混合像元的有效发射率可以忽略成分地表温度的影响。发射率误差对陆表温度反演精度的敏感性随着波长的变化而变化。在热红外波段,敏感性是其在中红外波段的2倍左右,说明利用中红外波段进行陆表温度反演具有一定的优势。     

光栅耦合外谐振腔调谐的半导体量子级连激光器

本文研究了由InGaAs/InAlAs材料组成,波长为4.6和5.1微米的量子级连中红外半导体激光器的光栅外耦合谐振腔的特性。在温度是80K时波长可调制宽度是激光中心波长的1.5%左右。对于这两个激光器而言,它们的波长可调制宽度随温度升高而减低。被调制的单模激光器的输出光功率是几个毫瓦,激光的谱线宽度是1到2个微米。激光阈值电流随波长缓慢变化,然而激光输出效率在短波长时更加优化。     

红外技术及其军事应用

 1800年,英国天文学家F.W.赫谢尔发现了红外线,从此逐步发展起了红外技术。红外技术主要研究物体红外辐射的产生、传输、探测、识别及其应用。     

高温二氧化碳气体红外辐射实验研究

主要介绍了依托高频等离子体风洞建立的高温气体辐射测量平台,并在此平台上开展了高温二氧化碳气体红外辐射实验测量。介绍了高频等离子体风洞的运行原理、流场特性及工作介质;介绍了实验测量的条件、装置、标定、数据处理方法和结果分析;通过自建的高温气体发射光谱测量平台实验测量了二氧化碳气体在1 500～3 000 K范围内4个温度点的红外发射光谱;介绍了Abel变换在测量二氧化碳气体红外辐射空间分布中的应用,通过Abel变换获得了高温下二氧化碳气体红外辐射的空间分布结果; 分析了高温二氧化碳气体在4.3 μm附近的红外辐射的强度及其中心波长随温度变化的分布,得到了发射峰中心波长随温度的升高向长波方向展开的结果,并与文献结果进行了对比分析。     

暗物质粒子探测及进展

正暗物质是天文学家观测宇宙时发现的一种"暗"的物质。所谓"暗"的物质是指没有观测到这种物质任何的电磁辐射。我们知道,天文学家观测宇宙所通过的媒介是不同波段的电磁波,像图1所示,根据波长的不同,电磁波从波长最长的无线电波、微波、红外线、可见光到波长比较短的紫外线、X射线和能量最高的γ射线。现代的天文观测仪器发     

X射线在天体物理学中的应用

 天体物理学是天文学与物理学的交叉学科,是20世纪自然科学发展的一个极其重要的分支。现代天体物理学的重要探测手段之一是借助射电技术设备接收并研究宇宙天体的辐射。这些辐射按波长可分为若干波段,如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。按观测的电磁波段可分为光学天文学、射电天文学和空间天文学等。     

遥感技术的物理基础及其应用

遥感技术是指不直接与目标物接触而远距离感知其性质和状态的一项新兴技术。它的基本原理是:利用物体能辐射、反射电磁波的特性,通过可见光、红外、多光谱、微波和声波等遥感器,从高空或远距离感受来自     

海面空中目标的红外偏振辐射特性仿真分析

将偏振特性结合到强度信息中可有效提高天基系统对海面背景下空中目标的探测与识别性能,尤其是对于红外隐身目标。针对红外偏振特性、最优探测波段不明的问题,建立了基于天基平台的空中目标红外偏振辐射模型,分析了近红外到长波红外目标的偏振特性。采用偏振度作为评价指标,分析了目标辐射温度、飞行高度和天基探测俯仰角在红外波段中的偏振辐射规律。实验结果表明：对于不同飞行高度、辐射温度的目标而言,目标与海面背景的红外偏振特性在9μm处差异显著,该波长可作为偏振探测的最佳波段;在最佳探测波段,相较于水平偏振而言,目标和背景的差异主要体现在垂直偏振分量上;当天基平台俯仰角为大角度掠地状态时,目标与背景的偏振度差值更大,有利于提高探测性能。     

无线电波谱学和分子结构

如大家所知道的,原子和分子能够发射和吸收光的电磁波。对于每一个原子和分子有一定的波长可以表现它们的特征。这些波长的集合称为该原子或分子的波谱。目前波谱底研究已发展成为一个独立的物理学部门,称为波谱学。大体说来波谱底研究在于测量有极大辐射或吸收时的波长,以及测量在这些波长上吸收和辐射的强度。波谱学的发展是从研究可见范围内的波谱开始的,然后才过渡到不可见的射线——红外线、紫外线以及倫琴射线(见图1)。     

红外测温

一、红外测温的理论基础我们知道 ,自然界的一切物体都不断地辐射着红外线 ,它是由物质内部分子或原子的能级发生跃迁时产生的电磁辐射。随着人们对光学研究的深入 ,建立了基本的辐射定律 ,为红外科学奠定了理论基础 ,红外测温成为应用的一个重要方面。红外测温是辐射式测温的一种 ,是利用物体的热辐射来测量物体温度的。红外辐射的基本定律是斯忒藩、玻尔兹曼、普朗克等人的黑体辐射定律。黑体是一种理想模型 ,它能吸收全部入射的辐射而没有反射 ,是计算热辐射理论最简单的情况。辐射定律就是根据黑体研究出来的。其形式为 :Ｅ0 (Ｔ) =σＴ…     

双波长高精度红外测温仪

利用双波长红外测温方法,通过黑体红外辐射曲线中双波长等比吸收的原理消除了由于辐射环境中水蒸气等外界吸收原因造成的单波长红外测温仪中的测量误差,实现更稳定的高精度红外测温.该方法绕开了传统红外测温方法中"辐射率修正困难"的问题.同时利用此红外测温仪器改进了金属钨电子逸出功测量实验.     

纳秒激光诱导空气等离子体的红外辐射特性研究

纳秒激光诱导空气等离子体存在从紫外、可见、近红外乃至射频微波的宽谱段辐射,但目前的研究大多关注紫外到可见波段的光谱辐射。激光等离子体作为一种新型的红外辐射源具有很多优势,相比于红外干扰弹以及红外干扰手段而言,空气等离子体红外辐射源可以灵活布置,成本低廉,因此研究空气等离子体的红外辐射特性就很有必要。针对目前脉冲激光诱导空气等离子体的红外干扰研究需要,对激光波长为532 nm的纳秒脉冲激光诱导空气等离子体的红外辐射特性进行实验研究,探讨激光能量对空气等离子体红外辐射强度的影响规律,以及空气等离子体红外辐射的角度分布特性,分析了等离子体红外辐射的可能产生机制。实验结果表明,激光诱导空气等离子体在950～1 700 nm范围内的红外光谱为线状谱和连续谱的叠加。其中线状谱主要是氮和氧的中性原子谱线,并且氮原子红外辐射占主导。随着激光能量的增加,由于空气击穿产生的氧和氮原子数量增加,导致空气等离子体红外辐射的谱线强度逐渐增大。随着红外探测角度的变化,在探测角度为75°时,OⅠ 1 128.63 nm和NⅠ1 246.96和1 362.42 nm谱线强度达到最大,在探测角度为120°时,NⅠ 1 011.46和1 053.96 nm谱线强度达到最大,这是因为空气等离子体红外辐射强度随探测角度变化呈现空间非对称性,表明空气等离子体内不同粒子的空间分布呈现非对称性。     

电子俘获材料CaS∶Eu,Sm光谱特性研究

研究了电子俘获材料CaS∶Eu,Sm多晶粉末的紫外-可见-红外吸收光谱及红外激励光谱.研究结果表明,CaS∶Eu,Sm中主激活剂Eu和辅助激活剂Sm分别以Eu2 离子和Sm3 离子的形式存在;ETM的吸收差谱及红外激励光谱所反映的光谱特性是不同的.紫外-可见光区的吸收差谱给出了ETM光谱存储灵敏度的信息,而红外光谱区的吸收差谱给出了ETM所俘获电子数量的信息及电子陷阱能级的特征(深度和宽度)信息.红外激励光谱则反映了ETM将不同波长的红外激励光的能量转换为特定波长处的红外辐射光能量的光谱转换灵敏度.二者结合起来可以更完整地描述ETM的光谱特性.