紅外技術(shù)的物理基礎簡單介紹
2012-10-19
大氣傳輸特性
大氣中的二氧化破、水蒸氣、臭氧等對各種波長的紅外線有著不同程度的吸收。有些波段的紅外線被吸收得多，不易透過大氣傳播；有些被吸收得少，容易透過大氣。這些能透過或能較多透過大氣的紅外波段稱“大氣窗口”，紅外線有三個大氣窗口：0.75～2.5µm、3～5µm 、8～14µm。戰(zhàn)爭中主要軍事目標輻射的紅外線大都在窗口內(nèi)。
導彈輻射的紅外線波段是1～3µm．處于第一窗口；噴氣飛機輻射的紅外線波段是3～4µm ，坦克發(fā)動機輻射的紅外線約5µm ，均位于第二窗口；裝備、工廠、人員等地面和水上目標輻射8～14µm的紅外線，處在第三窗口。故第一窗口的紅外裝里可用于偵察導彈，第二窗口可用于制導、偵察和跟蹤；第三窗口可用于觀察地面和水上的一般軍事目標。除吸收效應外，紅外線在大氣中傳播時，還會被塵埃、霧滴等散射，在傳播方向上不斷衰減。散射效應對近紅外線影響較大，對中、遠紅外影響較小，故中遠紅外線熱像儀適于全天候和遠距離的傳輸。
紅外光電效應
當光線照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象叫做光電效應。紅外線光子的能量低于可見光光子，它能對一些較活潑的金屬產(chǎn)生光電效應（即紅外光電效應），紅外光電效應是紅外技術(shù)得到應用的關(guān)健。通過紅外光電效應可把紅外光轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大后，作用到熒光屏上，再把電信號轉(zhuǎn)換成可見的光，使人眼看得見紅外線照射的物體。
紅外輻射
實驗表明，物體在任何溫度下都要向周圍空間輻射電磁波，物體在一定時間內(nèi)向周圍輻射電磁波的能量的多少以及能童按波長（或頻率）的分布與物體的溫度有關(guān)。在室溫下，大多數(shù)物體發(fā)出的輻射能分布在電磁波譜的紅外線部分，隨著溫度的升高，輻射能盒也隨著增加。同時，輻射能的分布逐漸向頻率高的方向移動，即溫度愈高，輻射能中高頻電磁波成份愈多。
自然界的一切物體都是紅外輻射源，物體溫度不同，輻射的紅外線波長就不同，溫度越高波長越短，并且產(chǎn)生的紅外線越多。這種紅外輻射的普遍性和差異性正是紅外技術(shù)有著廣泛應用的根本原因。根據(jù)輻射特性，知道了軍事目標的溫度范圍，就可求出其輻射紅外波長的范圍，選用相應的紅外熱像儀，可探測目標與景物的紅外輻射差異。這種差異體現(xiàn)在目標與景物的溫度分布，故所形成的圖像叫熱圖像，熱圖像通過紅外光-電-光信號的轉(zhuǎn)換，成為可見光圖像，即可從復雜的背景里識別目標。
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