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红外系统

[拼音]:hongwai xitong

[外文]:infrared system

获取和应用红外辐射信息的装置。一般由红外辐射源、收集红外辐射的光学机械装置、红外探测器和相应的电子信号处理装置所组成。

红外系统按其功能可分为:

(1)红外夜视和热成像系统,如红外望远镜、瞄准器、前视红外仪等;

(2)辐射计和红外测温计;

(3)红外搜索和跟踪系统,如红外制导;

(4)红外测距系统,如被动式内基线测距、红外激光测距等;

(5)红外光谱分析系统,如红外分光光度计、气体分析仪和毒气报警器等;

(6)通信系统,如红外电话、光纤通信系统等;

(7)红外遥感系统,如红外行扫描器、红外扫描辐射计、多光谱扫描辐射计等。红外系统按工作方式有两种分法:成像系统和非成像系统;主动式和被动式系统。所谓主动式,是系统装备有照射用的红外辐射源;而被动式则无需设置照射的辐射源,依靠目标本身发射的或反射周围的红外辐射工作。

红外系统获取并加以利用的信息大致有:发现红外辐射源,确定其位置;测量目标的红外辐射强度及其变化;测定红外辐射的波长分布或分波段的辐射量;测定并获取红外辐射在空间的分布,或者取得红外图像,实现红外图像转变为可见图像;通过红外辐射传递信息。

红外辐射源

在红外系统中,红外辐射源不仅指发射红外的物体,反射或散射红外的物体也可作为红外辐射源。其红外辐射低于周围背景红外辐射的物体,同样可认为是辐射源,甚至可认为是一个负的红外辐射源。红外辐射源在系统中有各种作用:辐射的计量标准,如黑体;信息的发射体,如通信中的红外激光器;被探测的目标,如飞机、导弹、工厂和港口等;背景,如云块、建筑物等。但目标与背景只是相对而言。红外辐射源的光谱特征、几何尺寸、运动速率和空间分布等很重要,往往由此决定红外系统的技术要求。

红外辐射在大气中传播,受到大气的吸收和悬浮颗粒的散射等,直接影响红外系统的工作。大气由于存在H2O和CO2等分子的红外吸收带,仅有少数几个波段对红外辐射是透明的,如1~2.7、3~5、8~14微米。这些波段称为大气窗口。在野外工作的红外系统也只能选择在这三个窗口内工作。即使这样,对于精确的测量,还必须考虑大气衰减的修正。

红外光学机械装置

它的作用是收集红外辐射,进行成像、分光、滤光,最后将其有效地传输给红外探测器。红外光学装置有透射式和反射式两种。红外波段相当宽,而透红外的材料有限,因此,红外系统常采用反射式的光学部件。红外系统要实现搜索、跟踪、成像等功能,需将光学部分通过摆动、旋转、振动等动作实现一定方式的扫描。单元红外探测器要实现成像,必须进行二维扫描。线列探测器,只进行一维扫描。图中表示几种扫描方式。

红外探测器

将红外辐射转变为电信号的器件,是红外系统的核心部分。红外探测器从单元、多元向面阵发展,从而影响红外系统结构设计。在多元、多波段的红外系统中同时使用多种探测器,它们的视场排列和各波段的视场之间的配准很重要。许多探测器需要在低温下工作,红外系统可采用各种微型致冷器为探测器提供工作条件(见红外探测器)。

电子信号处理装置

红外辐射一般很弱,红外探测器输出的信号一般都是弱信号。电子系统首先放大弱信号,然后进行信息处理。红外系统多数是输出图像信息,信息率很高,并且多数是数字化处理。电子系统最终提取有用的信息供人们使用。

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