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紅外輻射傳感器的基本結構介紹

   2019-10-17 十二151
核心提示:在紅外技術中,一般將紅外輻射分為四個區域,即近紅外區、中紅外區、遠紅外區和極遠紅外區。這里所說的遠近是對于紅外輻射在電磁波譜中可見光的距離而言的。

紅外輻射技術在最近四十多年中已經發展成為一門新興技術科學。它應用與工農業生產、天文、氣象、地質等廣泛的領域中,特別是在科學研究、軍事工程和醫學方面起著極其重要的作用。例如,紅外制導火箭、紅外成像、紅外遙感等。紅外輻射技術的重要工具就是紅外輻射傳感器,它是遙感技術、空間科學等的敏感部件。

紅外輻射俗稱紅外線,它是一種人眼看不見的光線。但實際上它與其他任何光線一樣,也是一種客觀存在的物質。任何物體,只要它的溫度高于絕對零度(約為-273℃),就會有紅外線向周圍空間輻射。

紅外線是位于可見光中紅色光之外的光線,故稱為紅外線。它的波長范圍大致在0.76~1000μm的頻譜范圍內,其相對應的頻率大致在4×1014~3×1011Hz,紅外線與可見光、紫外線、X射線、γ射線和微波、無線電波一起構成了整個無限連續電磁波譜,如圖13-1所示

在紅外技術中,一般將紅外輻射分為四個區域,即近紅外區、中紅外區、遠紅外區和極遠紅外區。這里所說的遠近是對于紅外輻射在電磁波譜中可見光的距離而言的。

紅外輻射的物理本質是熱輻射。物體的溫度越高,輻射出來的紅外線越多,紅外輻射的能量就越強。研究發現,太陽光譜各種單色光的熱效應從紫色光到紅色光是逐漸增大的,而且最大的熱效應出現在紅外輻射的頻率范圍之間,因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或熱射線。實驗表明,波長在0.1~1000μm之間的電磁波被物體吸收時,可以顯著地轉變為熱能。可見,再能電磁波時熱輻射傳播的主要媒介物。

紅外輻射和所以電磁波一樣,是以波的形式在空間直線傳播的。它在真空中的傳播速度等于波的頻率與波長的成績,即等于光在真空中的傳播速度C=λf

紅外輻射在大氣中傳播時,由于大氣中的氣體分子、水蒸氣以及固體微粒、塵埃等物質的吸收和散射作用,使輻射在傳輸過程中逐漸衰減。空氣中對稱的雙原子分子,如N2、H2、O2不吸收紅外輻射,因為不會造成紅外輻射在傳輸過程中衰減。如圖13-2所示通過一海里長度的大氣透過率曲線。紅外輻射在通過大氣層時,有3個波段通過率,它們時2~2.6μm,3~5μm和8~14μm,統稱它們為“大氣窗口”。這3個波段紅外探測技術特別重要,因為紅外探測器一般都工作在這3個波段。這些特征就是把紅外光輻射技術用于衛星遙感遙測、紅外跟蹤等軍事和科學研究項目的重要理論依據。

 
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