1、红外物理民用科研军事军事第1页红外夜视仪红外夜视仪红外夜视仪是利用光电转换技术军用夜视仪器。主动式红外夜视仪红外夜视仪用红外探照灯照射目标，接收反射红外辐射形成图像；被动式红外夜视仪红外夜视仪不发射红外线，依靠目标本身红外辐射形成“热图像”，故又称为”热像仪”。第2页主动式红外夜视仪红外探照灯发出一束近红外光照射目标，由目标反射回来红外光，经过红外物镜聚焦，成像在红外变像管光电阴极上；利用银氧铯光电阴极外光电效应，将人眼不可见近红外图像变成对应光电子图像，再经过变像管中间电子光学系统，对光电子进行加速、聚焦和成像，轰击变像管另一端荧光屏，激发荧光屏发出可见光，从而将一个不可见红外图像转换并增强
2、为一个可见光图像；人眼经过目镜，就能在荧光屏上看到一个正立目标图像。主动红外夜视仪另一个工作方式叫选通工作方式，即使用脉冲红外激光照射目标，能够对目标测距。这种工作方式能降低暴露机会，提升视距，改进观察效果，但技术较复杂。第3页主动红外夜视仪主要优点是造价低廉，像质很好。因有红外探照灯照明场景，使景物间形成较显著明暗反差，受外界自然环境影响较小，有利于观察。因为不一样物体对红外辐射反射能力不一样，因而含有部分识别伪装能力。其主要缺点是轻易暴露自己，体积大，重量重，耗电多，观察范围只限于被照射景物，视距受到探照灯尺寸和功率限制，其应用范围正在不停缩小。第4页被动式红外夜视仪被动夜视仪结构、原理很
3、简单，其实就是模仿动物眼睛原理，其实就是能够看见红外线装置，或者说将红外线转化成可见光装置。所谓被动，就是指红外线从外界射入，仪器被动成像。因为不论是动物还是植物，不论是死还是活，地球上一切物体都在向外发射红外线，不过死东西（尸体或者固定物体）发射红外线极少，活东物体，发色红外线多，而且温度越高发射强度越高。另外，人体在夜间经过夜视仪看见就是一个人轮廓，因为人全身都在向外散发红外线。第5页红外制导红外制导是一个主要制导方式。红外制导是利用目标本身红外辐射来引导导弹和其它武器装备自动靠近目标，以提升命中率。当前，世界各国已生产和试制红外制导导弹已超出50种。空空、空地、地空和反坦克导弹等都有采取
4、红外制导技术。红外焦平面阵列制导技术还含有识别各类诱饵能力，从而使武器对目标有更高命中率。第6页民用方面民用方面第7页红外通讯红外线IrDA，简称IR，是一个无线通讯方式，能够进行无线数据传输。自1974年创造以来，得到很普遍应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。红外线特征：红外传输是一个点对点传输方式，无线，不能离太远，要对准方向，且中间不能有障碍物也就是不能穿墙而过，几乎无法控制信息传输进度；IrDA已经是一套标准，IR收/发组件也是标准化产品。第8页车载红外夜视系统第9页红外摄像机红外灯按其红外光辐射机理分为半导体固体发光（红外发射二级管）红外灯和热辐射红外灯两种。普通市场上
5、主要采取红外发射二极管红外灯，其原理及特征我们介绍以下：由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高材料（惯用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，为普通CCD黑白摄像机可感受范围。其最大优点是能够完全无红暴，（采取940950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。红外发光二极管发射功率用辐照度W/m2表示。普通来说，其红外辐射功率与正向工作电流成正比，但在靠近正向电流最大额定值时，器件温度因电流热耗而上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将
6、影响其辐射功率发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。第10页红外光谱仪红外光谱仪红外光谱仪主要用于化学物理分析领域，可应用于各种物理化学试验室、石油、农业、检测等领域。按应用范围可分为通用型红外光谱仪和专用红外光谱仪，按波长范围分可分为近红外光谱仪和远红外光谱仪，当前以近红外光谱仪为主。当代近红外光谱分析技术包含了近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型三部分。只有三者完美结合才能到达高性能要求。当前近红外专用光谱仪器研制及应用在国内已受到很多教授关注，并已开发研制出一批适应国内分析对象仪器及应用软件。如，中国石油科学院一批年轻学者在陆婉珍院士率领下，研制和开发出了有我国自主知
7、识产权近红外专用光谱仪器及其在我国石油科学中应用一些软件；以北京农业大学严衍禄教授领导“中国农业近红外分析技术网络系统”课题已完成，研制和开发了有自主知识产权、适合用于中国农业品品质分析软件；相秉仁教授在中国药科大学分析计算中心建立了Internet近红外光谱分析虚拟建模中心，进行近红外光谱分析建模和数学模型维护等工作，并建立了一些中草药近红外分析数学模型。第11页红外传感器红外传感器在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优异性能，满足了多方面要求。在产品加工行业，尤其是需要对温度进行远距离监测场所，都是温度传感器大显身手地方。在食品行业红外温度能够在不被污染情况下实现食品温度统计
8、，所以备受欢迎。光纤红外传感器还含有抗电磁和射频干扰特点，这为便携式红外传感器在汽车行业中应用又开辟了新市场。伴随红外测温技术普遍应用，一个新型红外技术智能（Smart）数字红外传感技术正在悄然兴起。这种智能传感器内置微处理器，能够实现传感器与控制单元双向通信，含有小型化、数字通信、维护简单等优点。当前，各传感器用户纷纷升级其控制系统，智能红外传感器需求量将会继续增加，预计短期内市场还不会到达饱和。第12页另外，伴随便携式红外传感器体积越来越小，价格逐步降低，在食品、采暖空调和汽车等领域也有了新应用。比如用在食品烘烤机、剪发吹风机上，红外传感器检测温度是否过热，方便系统决定是否进行下一步操作，
9、如停顿加热，或是将食品从烤箱中自动取出，或是使吹风机冷却等。伴随更多用户对便携式红外温度传感器了解，其潜在用户正在增加。因为红外温度传感器在实现远距离控温及无接触测温等方面优势，使其产量每年以10速度增加。在1996年至1997年间，其产量从15.5万只增加到23万只；总销售额也从2.3亿美元增加到3亿美元。年，市场销售总额将到达5.576亿美元，总产量将超出48.9万只第13页对于红外传感器全球市场，第三世界国家将比欧美愈加看好。即使欧美很多工业国家加工业广泛，但其市场以趋向饱和；而在中国以及拉美一些新兴国家和地域，伴随其经济复苏与发展，各国各地域纷纷加强工业化建设，加工厂不停增多，红外传感
10、器在该区域销量每年以25速度增加，而且其市场销量还处于增加趋势。当前，全球最少有25家较具规模红外传感器生产商，其中居首位是Raytek企业，1999年Raytek企业产品全球市场20%，其中很大一部分产品是手持产品；Raytek还生产在线辐射温度表和高性能传感器以适合用于像冶金行业这么温度要求极高环境。排行第二位是Ircon，其市场拥有率为17%，其产品主要面向高端用户市场。排行第三位是LandInfrared,其市场拥有率为15%，其主要产品是手持式及在线测量产品。第14页 科研应用科研应用第15页红外望远镜红外望远镜最早红外观察能够追溯到十八世纪末。不过，因为地球大气吸收和散射造成在地面
11、进行红外观察只局限于几个近红外窗口，要取得更多红外波段信息，就必须进行空间红外观察。当代红外天文观察兴盛于十九世纪六、七十年代，当初是采取高空气球和飞机运载红外望远镜或探测器进行观察。1983年1月23日由美英荷联合发射了第一颗红外天文卫星IRAS。其主体是一个口径为57厘米望远镜，主要从事巡天工作。IRAS成功极大地推进了红外天文在各个层次发展。直到现在，IRAS观察源依然是天文学家研究热点目标。第16页1995年11月17日由欧洲、美国和日本合作红外空间天文台（ISO）发射升空并进入预定轨道。ISO主体是一个口径为60厘米R-C式望远镜，它功效和性能均比IRAS有许多提升，它携带了四台观察
12、仪器，分别实现成象、偏振、分光、光栅分光、FP干涉分光、测光等功效。与IRAS相比，ISO从近红外到远红外，更宽波段范围；有更高空间分辨率；更高灵敏度（约为IRAS100倍）；以及更多功效。ISO实际工作寿命为30个月，对目标进行定点观察（IRAS观察是巡天观察），这能有放矢地处理天文学家提出问题。预计在今后几年中，以ISO数据为基础研究将会成为天文学热点之一。第17页斯皮策太空望远镜斯皮策太空望远镜斯皮策太空望远镜发射于年8月，是人类送入太空最大红外望远镜，该望远镜隶属于美国宇航局和加州理工学院。斯皮策太空望远镜是美国宇航局发射四大太空望远镜之一。斯皮策与哈勃都是太空望远镜，不过哈勃以光学观
13、察为主，而斯皮策则以观察天体红外波段为主。所谓红外，说是望远镜能够探测到目标发出红外辐射。斯皮策红外探测灵敏度极高，波长在3微米至180微米之间红外辐射都能尽收“眼”底。而这个波段因其范围内辐射抵达地面时会被地球大气层阻挡，一向是地面望远镜“盲区”。所以斯皮策能探测到宇宙中那些难以感知到天体，比如一些暗淡小型恒星。与光学天文观察设备相比，斯皮策红外之“眼”能够穿透尘埃、气体，看到其背后隐藏无限奥秘。第18页斯皮策太空望远镜斯皮策太空望远镜-规格规格斯皮策空间望远镜总长约4.45米，重量为950千克，主镜口径为85厘米，用铍制作。除此之外还有3台观察仪器，分别为：1、红外阵列相机（IRAC），大
14、小为256256像素，工作在3.6、4.5、5.8和8微米4个波段。2、红外摄谱仪（IRS），由4个模块组成，分别工作在5.3-14微米（低分辨率）、10-19.5微米（高分辨率）、14-40微米（低分辨率）和19-37微米（高分辨率）。3、多波段成像光度计（MIPS），工作在远红外波段，由3个探测器阵列组成，大小分别为128128像素（24微米）、3232像素（70微米）和220像素（160微米）。4、为防止望远镜本身发出红外线干扰，主镜温度冷却到了5.5K。望远镜本身还装有一个保护罩，为是防止太阳和地球发出红外线干扰。5、银盘上充满了大量尘埃和气体，阻挡了可见光，所以在地球上无法直接用光学望远镜观察到银河系中心附近区域。红外线波长比可见光长，能够穿透密集尘埃，所以红外观察能够帮助人们了解银河系关键、恒星形成，以及太阳系外行星系统。第19页斯皮策太空望远镜哈勃空间望远镜第20页
