熱成像探測(cè)技術(shù)

1、熱 成 像 探 測(cè) 技 術(shù) 換熱器的傳熱試驗(yàn)換熱器的傳熱試驗(yàn)上海汽車(chē)配件廠氣-水-油傳熱風(fēng)洞(現(xiàn)上海貝洱熱系統(tǒng)有限公司)南寧八菱汽車(chē)配件有限公司氣-水-油傳熱風(fēng)洞南寧八菱汽車(chē)配件有限公司氣-水-油傳熱風(fēng)洞南寧八菱汽車(chē)配件有限公司氣-水-油傳熱風(fēng)洞南寧八菱汽車(chē)配件有限公司氣-水-油傳熱風(fēng)洞合肥宇光機(jī)械制造有限公司氣氣閉式中冷器傳熱性能試驗(yàn)臺(tái)上海理工大學(xué)研制 2006年進(jìn)口段布置圖上海理工大學(xué)研制合肥宇光機(jī)械制造有限公司氣氣閉式中冷器傳熱性能試驗(yàn)臺(tái)上海理工大學(xué)寧波路潤(rùn)冷卻器制造有限公司上海理工大學(xué)上海理工大學(xué)設(shè)計(jì)建造 2002年12月 上海理工大學(xué)設(shè)計(jì)建造 2009年12月C:Documents

2、and SettingsSamsung桌面氣氣壓力循環(huán)仿真試驗(yàn) 文件夾氣氣壓力循環(huán)仿真試驗(yàn) 文件夾氣氣壓力循環(huán)仿真試驗(yàn).vi氣氣中冷器壓力循環(huán)試驗(yàn)臺(tái)山東換熱器試驗(yàn)臺(tái) 20101228山東換熱器試驗(yàn)臺(tái) 20101228熱 成 像 探 測(cè) 技 術(shù) 1基本知識(shí)一 熱與溫度溫度是反映物體冷熱程度的物理量。溫標(biāo)：就是溫度的數(shù)量表示方法。實(shí)驗(yàn)表明，人們已經(jīng)可以使物體冷卻到接近零度的溫度，但無(wú)論如何都不可能真正地達(dá)到絕對(duì)零度的低溫，通過(guò)理論分析，可以推算，絕對(duì)零度相當(dāng)于273.15。二 測(cè)溫的方法：傳統(tǒng)的接觸測(cè)溫方法，是根據(jù)熱平衡原理進(jìn)行的（熱力學(xué)第零定律）二 測(cè)溫的方法：紅外熱成像技術(shù)非接觸式測(cè)溫方法三

3、電磁波譜1800年，英國(guó)物理學(xué)家赫胥爾在研究各種色光的熱量時(shí)，有意地把暗室中唯一的窗戶用木板堵住，并在板上開(kāi)了一條矩形的孔，孔內(nèi)裝一個(gè)分光棱鏡。在試驗(yàn)中，他突然發(fā)現(xiàn)：放在光帶紅光外的溫度計(jì)，比室內(nèi)其它溫度計(jì)的指示值都要高。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，這個(gè)所謂含熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是赫胥爾宣布，太陽(yáng)發(fā)出的光線中除可見(jiàn)光外，還有一種人眼看不見(jiàn)的“熱線”，這種看不見(jiàn)的“熱線”位于紅色光外側(cè)，因而叫做紅外線。 紅外線其實(shí)也是一種電磁波，其波長(zhǎng)范圍從0.78微米到1000微米。為了研究上的方便，紅外線被科學(xué)家劃分為三個(gè)波段：近紅外：波長(zhǎng)為0.78微米3.0微米；中紅外：波長(zhǎng)為3.0微米

4、20微米；遠(yuǎn)紅外：波長(zhǎng)為20微米1000微米。熱成像測(cè)溫技術(shù)是利用紅外探測(cè)器攝取來(lái)自被測(cè)物體表面的熱輻射，即紅外輻射，從而獲得物體表面的熱像圖。熱像圖包含被測(cè)物體表面的溫度信息，因此根據(jù)輻射理論，可以求得物體表面的溫度分布。工業(yè)上最感興趣的是可見(jiàn)光和紅外線?？梢?jiàn)光：0.38m0.76m近紅外：0.76m（0.78m）1.5m（3.0m）中紅外：1.5m（3.0m）6.0m（20m）遠(yuǎn)紅外：6.0m（20m）15m（1000m）極遠(yuǎn)紅外：15m1000m波長(zhǎng)與顏色的關(guān)系：紫色：0.380.43m藍(lán)色：0.430.46m青色：0.460.49m綠色：0.490.55m黃色：0.550.59m橙色：

5、0.590.65m紅色：0.650.78mQ=QQQQ/QQ/QQ/Q=1=1發(fā)射率反映物體向外輻射的能力，通常用實(shí)際物體發(fā)射的輻射能力與同溫度下絕對(duì)黑體發(fā)射的輻射能力之比來(lái)表示，即： =E/Eb四物體的吸收率、反射率、透射率、發(fā)射率黑體、 灰體、 漫體、 漫灰體。五 輻射的基本定律1 普朗克定律 普朗克定律揭示了黑體輻射能力按照波長(zhǎng)的分布規(guī)律，即： W/m3：波長(zhǎng)，mT：黑體的熱力學(xué)溫度，KC1：第一輻射常數(shù)：3.7421016，WC2：第二輻射常數(shù)：1.4388102，mK2 維恩位移定律m與T之間存在如下關(guān)系：mT=2.89761033 斯蒂芬波爾定律黑體總輻力與溫度之間的關(guān)系 =T4

6、=C0（T/100）4：斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)：5.167108W/K4C0：黑體輻射系數(shù)：5.67 W/K44 蘭貝特定律 蘭貝特定律說(shuō)明黑體輻射在空間各方向的分布規(guī)律。Eb，=Eb，=0cosEb，=0法線方向的定向發(fā)射率5 基爾霍夫定律 這一定律說(shuō)明的是實(shí)際物體輻射和吸收之間的關(guān)系： 在熱平衡條件下，任何物體的輻射力和它對(duì)來(lái)自黑體輻射的吸收比的比值，恒等于同溫度下黑體的輻射力。 六 紅外線傳輸 紅外線也是一種電磁波。和其他波長(zhǎng)的電磁波一樣，可以在空間和一些介質(zhì)中傳輸。1紅外線在大氣中的傳輸大氣是由氣體（氮、氧、氫和惰性氣體等）、水蒸汽和懸浮于大氣中的固體及液體粒子組成。大氣對(duì)紅外的吸收和衰減

7、是具有選擇性的。某些氣體分子吸收帶中心波長(zhǎng)（m）水（H2O）：0.9，1.14，1.38，1.87，2.7，3.2 6.3二氧化碳（CO2）： 1.4，1.6，2.0，2.7，4.3，4.8，5.2，15臭氧（O3）： 4.5，9.6 ，14氧化氮（N2O）： 4.7，7.8甲烷（CH4）：3.2，7.5一氧化碳（CO）：4.8能夠透過(guò)大氣的紅外線主要有三個(gè)波長(zhǎng)：范圍P142：12.5m，35m，814m對(duì)紅外線透明的紅外線波長(zhǎng)范圍稱為大氣窗口。2紅外線在介質(zhì)中的傳輸普通玻璃能透過(guò)可見(jiàn)光，但它幾乎不能透過(guò)紅外線。通常把可以透過(guò)紅外線的介質(zhì)稱為紅外光學(xué)材料。 任何介質(zhì)不可能對(duì)所有波長(zhǎng)的紅外線都透

8、明，而只是對(duì)某些波長(zhǎng)范圍的紅外線具有較高的透過(guò)率.紅外光學(xué)材料按它的結(jié)構(gòu)，性能和制備方法可分為三大類：晶體材料、玻璃材料、塑性材料。（1） 單晶鍺一種最常用的紅外光學(xué)材料，可以作為紅外儀器本體與大氣隔離的窗口，可以磨制成各種透鏡、棱鏡。制備多采用拉晶的方法，直徑可大200250，用做紅外光學(xué)材料，一般采用低阻型（30，一般單晶鍺的最大透過(guò)率約為44%（表面不加任何處理），表面鍍以增透膜的工藝處理，會(huì)提高，最高可達(dá)99%。（2） 單晶硅也是一種常見(jiàn)的人工單晶材料，只適用波長(zhǎng)在11m以內(nèi)的紅外線。透過(guò)率約在50%左右。（3） 多晶氟化鈣是一種熱壓成型的多晶紅外光學(xué)材料。透過(guò)波長(zhǎng)在0.2510.5m

9、，透過(guò)率可高達(dá)90%左右。（4） 多晶硫化鋅熱壓成型的紅外光學(xué)材料。透過(guò)的紅外波長(zhǎng)在114m，平均透過(guò)率大于70%，而且沒(méi)有吸收谷。多晶硫化鋅不但可以熱壓成紅外透鏡或窗口，并可用作鍍膜材料。（5） 多晶氟化鎂耐高溫的紅外光學(xué)材料，35m，也可透過(guò)可見(jiàn)光。對(duì)0.598m的可見(jiàn)光，=2030%；對(duì)于36.5m的紅外線，透過(guò)率高達(dá)90%。800以下對(duì)變化很小。（6） 三硫化二砷玻璃合成無(wú)定型玻璃，透過(guò)可見(jiàn)光和波長(zhǎng)小于11m的紅外線（7） 聚四氟乙烯 合成聚合物。最高使用溫度為260左右，最低使用溫度269。2熱成像 成像在廣義上講，就是顯示目標(biāo)輻射能量密度分布的情況。 可見(jiàn)光像實(shí)際上顯示的是目標(biāo)表面

10、可見(jiàn)光能量密度的分布情況，亮的地方是輻射可見(jiàn)光能量密度大的地區(qū)，暗的地方則是可見(jiàn)光能量密度小的地區(qū)。 如果把可見(jiàn)光換成紅外線，那么紅外線能量分布圖即為紅外線像 一、可見(jiàn)光成像 1可見(jiàn)光傳播規(guī)律（1） 直線傳播 各種波長(zhǎng)可見(jiàn)光在真空或同一介質(zhì)中傳播總是沿直線進(jìn)行。（2） 反射定律可見(jiàn)光在傳播中射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，則有全部或部分的可見(jiàn)光反射回來(lái)光的反射。光的反射符合反射定律，入射光與反射光位于同一平面內(nèi)，反射角與入射角相等。21（3） 折射定律可見(jiàn)光從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)時(shí)，除了反射外，還有部分射入到另一種介質(zhì)中，而且光的方向發(fā)生改變，這一物理現(xiàn)象稱為光的折射。折射定律： n21是一個(gè)和兩種

11、介質(zhì)光學(xué)特性相關(guān)的常數(shù)，稱為介質(zhì)2對(duì)介質(zhì)1的相對(duì)折射率 212可見(jiàn)光成像根據(jù)光的傳播規(guī)律，利用專門(mén)設(shè)計(jì)的光學(xué)鏡頭把物體輻射透過(guò)和反射的可見(jiàn)光重新合聚在一起，形成可見(jiàn)光能量密度分布圖可見(jiàn)光成像。成像所用的光學(xué)鏡頭是一個(gè)合聚透鏡。（雙凸鏡、平凸鏡、凹凸鏡）光通過(guò)透鏡時(shí)有以下規(guī)律： 平行于光軸的入射光線通過(guò)透鏡后都折向主光軸，并且都通過(guò)同一個(gè)點(diǎn)（F透鏡的焦點(diǎn)）。 任何通過(guò)光心的入射光線，在通過(guò)透鏡之后，其傳播方向不變。fOO2O1fOO2O1二、紅外線成像 紅外線的傳播規(guī)律也和可見(jiàn)光一樣，符合幾何光學(xué)各定律。紅外線通過(guò)空間傳播到目的地，也可經(jīng)過(guò)紅外光學(xué)系統(tǒng)而成像在某一確定的平面上，這個(gè)平面上的紅外線

12、能量密度分布圖就是目標(biāo)的紅外圖像。人眼無(wú)法直接感受紅外線必須把看不見(jiàn)的紅外線能量密度分布圖轉(zhuǎn)變成可見(jiàn)光圖。表示紅外線能量密度分布圖情況的可見(jiàn)光圖像叫做目標(biāo)熱像顯示目標(biāo)熱像的過(guò)程叫做紅外熱成像對(duì)應(yīng)的裝置稱為紅外熱成像裝置。 1物體的熱輻射分布圖溫度0 K的物體不斷向周?chē)椛浼t外線。紅外輻射源和背景的溫度、形狀總有一定的差異，而輻射源本身各部分的溫度、形狀和表面狀態(tài)也存在差異，這些差異決定了物體紅外輻射的不均勻性。物體與背景的紅外線輻射，以及物體表面不同點(diǎn)的紅外輻射，構(gòu)成了它們的紅外輻射分布圖。2熱成像鏡頭 在紅外輻射方向上放置一個(gè)熱成像鏡頭，便可以通過(guò)折射和反射，把物體的紅外輻射分布會(huì)聚在某一平

13、面上，根據(jù)幾何光學(xué)原理，這個(gè)平面上的紅外輻射分布與物體的紅外輻射分布存在一定的比例關(guān)系。（這個(gè)過(guò)程和普通照相機(jī)相同）3紅外探測(cè)器 為了把不可見(jiàn)的紅外分布圖轉(zhuǎn)變成可見(jiàn)光圖像，必須使用對(duì)紅外線敏感的特殊元件，把紅外線能量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。這種敏感元件為紅外探測(cè)器。4電子電路 紅外探測(cè)器輸出的電信號(hào)一般很微弱，所以必須通過(guò)電子電路進(jìn)行充分的放大，然后再經(jīng)過(guò)電子電路的一系列處理，才能符合最終指示和顯示的需要。5顯示器經(jīng)過(guò)電子電路處理后的電信號(hào)，可以通過(guò)顯示器顯示目標(biāo)表面紅外輻射分布圖。顯示器顯示物體熱像，可以用其灰度不同的黑白圖像來(lái)顯示，也可以用不同的顏色來(lái)表示紅外輻射的分布情況。三 熱成像鏡頭1熱成像鏡

14、頭的功能 將紅外設(shè)備與空間分隔開(kāi)來(lái)，作為紅外線進(jìn)入儀器的窗口。 熱成像鏡頭將入射的紅外輻射進(jìn)行收集和匯聚，使它的空間分布顯示在給定平面上（焦面）。通常這個(gè)平面上放置對(duì)紅外線敏感的元件（紅外探測(cè)器）。 使用熱成像鏡頭往往比直接用敏感元件接受紅外線的效率高。這種情況稱為熱成像光學(xué)鏡頭的光學(xué)增益。2熱成像鏡頭的類型（1） 鍺（硅）透鏡用單晶鍺材料磨制的熱成像鏡頭，可在35m，814m兩個(gè)波段上工作。對(duì)于只要求透過(guò)35m紅外線的儀器可使用單晶硅，單晶硅的價(jià)格約為單晶鍺的一半。鍺和硅透鏡的鏡面可磨制成各種形狀的凸透鏡：球面、非球面。鏡頭：一個(gè)透鏡組成或由多個(gè)透鏡組成。采用非球面透鏡或多個(gè)透鏡構(gòu)成一個(gè)熱成

15、像鏡頭：都可以提高成像質(zhì)量。磨好的單晶鍺透鏡，約44%，鍍?cè)鐾改ぃ簡(jiǎn)螌?，增加?595%；多層，提高到9599%。在透鏡的最外層鍍上保護(hù)膜 。（2） 玻璃反射鏡大口徑的熱成像鏡頭多數(shù)使用玻璃反射鏡玻璃，價(jià)格低于單晶鍺、硅。玻璃反射鏡的本體是由玻璃材料磨制成，其反射面可以是平面、球面、拋物面、橢球面和雙曲面。3 熱成像鏡頭的參數(shù)i焦距f，物距l(xiāng)，像距l(xiāng)fOO2O1ll一般鏡頭：f=2530。望遠(yuǎn)鏡頭：f100，最長(zhǎng)可達(dá)1000以上。廣角鏡頭：f25，視場(chǎng)很大，便于對(duì)近距離物體成像。ii有效孔徑有效孔徑指入射紅外線實(shí)際不受任何阻攔可以通過(guò)窗口的直徑D（以為單位），有效孔徑D一般都小于鏡頭入射光瞳D

16、。為了控制入射紅外線的能量大小，熱成像鏡頭和一般光學(xué)鏡頭一樣，也常有調(diào)節(jié)有效孔徑大小的可變光闌 DDiii相對(duì)孔徑物距l(xiāng)不變，f增大，像距l(xiāng)和圖像尺寸也增大：在同一有效孔徑D的條件下，圖像單位面積上紅外輻射能將隨f增大而減小。圖像上能量密度不僅與D有關(guān)，也與f有關(guān)。相對(duì)孔徑：D/f，這一比值越大，對(duì)同一目標(biāo)而言，能量密度就越大。實(shí)際上用鏡頭的光圈數(shù)（F）來(lái)表示相對(duì)孔徑的大小，光圈數(shù)等于相對(duì)孔徑的倒數(shù)。熱成像鏡頭的刻度和可見(jiàn)光鏡頭的刻度一樣，也是按 方式遞增，即0.7，1.0，1.4，2.0，2.8，4，5.6，8，11，16，22，32。iv視場(chǎng)角無(wú)窮遠(yuǎn)處目標(biāo)成像在焦點(diǎn)附近（l= f）lDlf

17、v透過(guò)率vi分辨率熱成像鏡頭分辨紅外輻射空間分布細(xì)節(jié)的能力空間分辨率，簡(jiǎn)稱分辨率。單位：每毫米內(nèi)的線對(duì)數(shù)，（pl/） 四 紅外探測(cè)器 能夠把紅外輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的器件，叫做紅外探測(cè)器。大多數(shù)紅外探測(cè)器的工作原理都是基于二次效應(yīng) 。物體吸收紅外線溫度升高一次效應(yīng)。物體吸收紅外線除產(chǎn)生溫度升高外，同時(shí)也會(huì)伴隨著體積、折射率、導(dǎo)電率、二次發(fā)射等其他物理與化學(xué)性質(zhì)的變化 二次效應(yīng)。1熱成像探測(cè)器的類型按機(jī)理分類：熱探測(cè)器和光學(xué)探測(cè)器。熱探測(cè)器原理：利用熱敏材料吸收紅外輻射后產(chǎn)生溫升而引起它的某些物理性質(zhì)變化而制的紅外探測(cè)器。熱敏電阻探測(cè)器 根據(jù)物體受熱后電阻會(huì)發(fā)生變化的性質(zhì)而制成。熱敏電阻元件溫度升

18、高后，電阻將減小，通過(guò)電極反映到外接電路。這種探測(cè)器的時(shí)間常數(shù)大，在毫秒級(jí)，適用于響應(yīng)速度要求不高的場(chǎng)合。溫差熱電堆探測(cè)器電動(dòng)勢(shì)的大小與入射的紅外能量存在一個(gè)確定的關(guān)系。靈敏較高，響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)：3050ms（毫秒）熱釋電探測(cè)器 P152 某些晶體（如鉭酸鋰、鈮酸鍶鋇等）有自發(fā)的極化現(xiàn)象（表面電荷發(fā)生變化），自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度的升高而下降。當(dāng)它們接受紅外輻射后，溫度升高，引起自發(fā)極化強(qiáng)度變化。在垂直于自發(fā)極化方向的兩個(gè)外表面之間出現(xiàn)微弱的電壓，電壓變化的大小與吸收的紅外輻射強(qiáng)度成正比。 熱釋電CCD探測(cè)器將熱釋電探測(cè)器和CCD（電荷耦合器體）組合在一起，又稱“紅外電荷耦合器體（IRCCD）”。結(jié)

19、構(gòu)特點(diǎn)：在MOS場(chǎng)效應(yīng)管的構(gòu)造與金屬柵之間制作熱釋電薄膜，由熱釋電探測(cè)器產(chǎn)生的電壓來(lái)調(diào)節(jié)MOS結(jié)構(gòu)的勢(shì)阱深度，這種探測(cè)器使用時(shí)不需要制冷。光電子發(fā)射探測(cè)器 P153根據(jù)物體的光電效應(yīng)原理制成。光電子發(fā)射探測(cè)器 P153基本原理（光電發(fā)射）：光入射到某些物體（金屬、氧化物、半導(dǎo)體）的表面上時(shí)，如光子的能量足夠大，能夠使這些表面發(fā)射電子。光電管、光電管倍增管、變像管和攝像管都屬光電子發(fā)射探測(cè)器。光電倍增管的時(shí)間常數(shù)非常短，僅幾納秒，常用于激光通信中。大部分光電子發(fā)射探測(cè)器只對(duì)可見(jiàn)光起作用。 光電導(dǎo)探測(cè)器 P153 某些半導(dǎo)體材料，受到紅外線照射時(shí)，它的導(dǎo)電率將明顯增大，這個(gè)物理變化現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效

20、應(yīng)。光電導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生的原因：半導(dǎo)體的能級(jí)理論來(lái)說(shuō)明：物體中的電子都處在一定的能帶中，當(dāng)電子處于能量較低的滿帶中時(shí)，它們受原子核的束縛，不能參加導(dǎo)電。只有當(dāng)它們中的一些電子受激發(fā)而具有足夠的能量并越過(guò)禁帶而達(dá)到導(dǎo)帶時(shí)，這些電子才有足夠的能量脫離原子核的束縛而成為可以參與導(dǎo)電的自由電子。由于這些電子離開(kāi)了滿帶，其中留下與這些電子對(duì)應(yīng)的空穴，因此它們也可以參與導(dǎo)電。這些能夠參與導(dǎo)電的自由電子和空穴，通常稱為半導(dǎo)體的載流子。 光伏探測(cè)器 P154當(dāng)主要載流子為自由電子的n型半導(dǎo)體和主要載流子為空穴的p型半導(dǎo)體接觸在一起時(shí)，便會(huì)在兩種材料的交界面處形成具有特殊導(dǎo)電性能的pn結(jié)。2成像探測(cè)器的工作條件入射輻

21、射的光譜分布 P156 對(duì)不同波長(zhǎng)的景物輻射，探測(cè)器有不同的響應(yīng)，描述探測(cè)器性能必須說(shuō)明入射到探測(cè)器響應(yīng)平面上的空間輻射功率及光譜分布。 入射輻射是黑體輻射，只需給出黑體輻射的溫度。入射輻射為單色信號(hào)源，應(yīng)指明入射輻射的波長(zhǎng)和入射方向。入射信號(hào)通過(guò)大氣和光學(xué)系統(tǒng)，需考慮衰減。探測(cè)器的幾何參數(shù) P156面積 形狀 接受入射輻射的立體角。探測(cè)器的輸出信號(hào)輸出信號(hào)由信號(hào)電壓和噪音電壓兩部分組成。輸出電壓信號(hào)與入射到探測(cè)器響應(yīng)平面上的輻射功率有關(guān)，又與探測(cè)器的偏置電源、輻射調(diào)制頻率等因素有關(guān)。探測(cè)器溫度和背景參數(shù)探測(cè)器的工作溫度：不制冷時(shí)，環(huán)境溫度；制冷時(shí)指制冷的標(biāo)稱溫度。干冰：194.6K； 液氮：

22、77.3K；液氖：27.2K； 液氫：20.4K；液氦：4.2K（5）探測(cè)器的阻抗 P157 3成像探測(cè)器的性能參數(shù)響應(yīng)度（響應(yīng)率）P158定義：輸出信號(hào)電壓（或電流）與入射到探測(cè)器響應(yīng)面積上的輻射強(qiáng)度之比。表征探測(cè)器對(duì)紅外輻射的敏感程度 。噪音等效功率噪聲等效功率的定義：產(chǎn)生與探測(cè)器噪聲輸出大小相當(dāng)?shù)男盘?hào)所需的入射紅外輻射的功率。入射輻射強(qiáng)度; A響應(yīng)面積Vs探測(cè)器輸出信號(hào); VN噪音電壓 任何紅外探測(cè)器只能探測(cè)到幅度大于噪聲電壓的信號(hào)。 探測(cè)率表示靈敏度大小的又一個(gè)參數(shù)，等于噪聲等效功率的倒數(shù)。D = 1/NEPD越大，探測(cè)能力越好。比探測(cè)率NEP不僅取決于紅外探測(cè)器的探測(cè)能力，還取決于放

23、大器的帶寬。引入比探測(cè)率（歸一化探測(cè)率）f放大器帶寬探測(cè)器的光譜響應(yīng)紅外探測(cè)器對(duì)不同波長(zhǎng)的響應(yīng)曲線成為光譜響應(yīng)曲線。（6） 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間指給探測(cè)器一個(gè)理想矩形脈沖輻射信號(hào)時(shí)，它輸出的信號(hào)由零上升到穩(wěn)定幅值的63.2%所需的時(shí)間。4對(duì)成像探測(cè)器的要求 P160五電信號(hào)的放大 1電信號(hào)的基本概念 幅度信號(hào)電壓、電流的大小通常用幅度這個(gè)參數(shù)表示。由于電信號(hào)大都是交變電壓或交變電流，它的大小隨時(shí)間而變。幅度：最大峰值和最小峰值之間的幅度。（2） 頻譜信號(hào)為正弦波時(shí)，單一頻率就是正弦波的頻率。大多數(shù)的電信號(hào)都不是單一頻率的正弦波，而是包含許多頻率的正弦波。無(wú)論多么復(fù)雜的電信號(hào)都可以分解成一個(gè)基波和許

24、多諧波（其頻率是基波的整數(shù)倍）將組成信號(hào)的各個(gè)諧波的幅度按頻率大小的次序排列起來(lái)，所得到的曲線就是電信號(hào)的幅度頻譜。（3） 帶寬組成電信號(hào)的最高諧波頻率，叫上界頻，最低諧波頻率叫下界頻，兩者之差為電信號(hào)的帶寬。一般說(shuō)來(lái)，下界頻很低，帶寬近似等于上界頻。2放大器 放大器的類型按放大器的工作頻率分直流放大器：放大直流或頻率很低的電信號(hào)。低頻放大器：30MHz。按帶寬分窄帶放大器：頻帶較窄，如選頻放大器。寬帶放大器：頻帶較寬，如視頻放大器。按放大器的用途分電壓放大器：電壓幅度進(jìn)行放大。前置放大器：預(yù)放大器，對(duì)微弱電信號(hào)放大。按放大器工作狀態(tài)分甲類放大器：放大器的信號(hào)電流在整個(gè)周期內(nèi)都流通，用途較廣。

25、乙類放大器：用于功率放大，其信號(hào)電流只在半周期內(nèi)流通。按放大器使用的主要電子器體劃分電子管放大器晶體管放大器集成電路放大器放大器的主要參數(shù)電壓增益輸出信號(hào)電壓與輸入端信號(hào)電壓之比。電壓增益除用電壓比放大倍數(shù)K表示外，還用增益G（分貝）來(lái)表示，關(guān)系為：G=20logK （分貝）例：放大器輸入：1mV，輸出1VK=1000mv/1mv=1000KG=20log1000=60dB電流增益放大器輸出端輸出信號(hào)電流與輸入端輸入信號(hào)電流之比。也可用K和G表示。輸入電阻放大器的輸入端來(lái)看，總存在一個(gè)等效電阻，等于輸入端的電壓與電流之比。輸入電阻越大，它從信號(hào)源吸取的功率越小，因此不會(huì)干擾信號(hào)源的工作狀態(tài)。輸

26、出電阻輸出端的等效電阻，是輸出端開(kāi)路時(shí)電壓與短路時(shí)的電流之比。輸出電阻越小，它能輸出的功率就越大，可以帶更多的負(fù)載。輻頻特性放大器對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)。將低頻fC稱為下限頻率，高頻端fH稱為上限頻率，兩者之差為道頻帶，只有當(dāng)放大器的道頻帶大于點(diǎn)信號(hào)的帶寬時(shí)，才能保證電信號(hào)在放大過(guò)程中把夾具保持在允許范圍內(nèi)。噪聲系數(shù)六紅外熱成像系統(tǒng)1熱成像系統(tǒng)的成像原理，光學(xué)系統(tǒng)將視場(chǎng)的紅外輻射匯聚起來(lái)，經(jīng)光譜濾波和光機(jī)掃描，聚集到探測(cè)器的紅外元件的陣列上，探測(cè)器將強(qiáng)弱不同的輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)放大和視頻處理，形成視頻信號(hào)，再送至顯示器。任何一幅圖像，都由一個(gè)一個(gè)明暗不同（或顏色不同）的小點(diǎn)構(gòu)成，因

27、此可以將一幅圖像分割成許多小點(diǎn)（像素）圖像的分解。許多像素組合在一起便可以構(gòu)成一幅圖像圖像的綜合。 電視圖像在電視臺(tái)被分解成四十多萬(wàn)個(gè)像素，再通過(guò)無(wú)線電傳送到各戶。電視機(jī)把四十多萬(wàn)像素結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一幅完整的圖像。用什么方法把圖像分解為一系列像素呢？這就需要使用掃描裝置。熱像中廣泛使用的是：光機(jī)掃描裝置。 物掃描 P143 掃描機(jī)構(gòu)置于聚焦的光學(xué)系統(tǒng)之前，直接對(duì)來(lái)自景物的輻射進(jìn)行掃描，由于來(lái)自景物的輻射是平行光，這種掃描方式也稱平行光束掃描。（將目標(biāo)本身的紅外輻射分解為一系列像素）（2） 像掃描 掃描機(jī)構(gòu)置于聚光系統(tǒng)和探測(cè)器之間，將目標(biāo)本身的紅外輻射分布所成之像分解為一系列像素。光機(jī)掃描裝置由

28、以下基本單元組成：擺動(dòng)平面鏡擺動(dòng)平面鏡放在兩個(gè)定位柱之間作往復(fù)周期性擺動(dòng)?？梢苑旁谧詈蟪上裢哥R之間，作為活動(dòng)的反光鏡進(jìn)行平行光掃描。（只適用于低速掃描）轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡高速掃描常采用轉(zhuǎn)動(dòng)多面鏡鼓。工作原理與擺動(dòng)平面鏡相似。通過(guò)本身轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變?nèi)肷浼t外線角度。旋轉(zhuǎn)折射棱鏡另一種非掃描型的熱成像系統(tǒng)。P146 利用多元探測(cè)器陣面，使探測(cè)器中的每個(gè)單元與景物的一個(gè)微元面對(duì)立，因此無(wú)需光機(jī)掃描。例：凝視型熱成像系統(tǒng)3熱像儀測(cè)溫 一測(cè)溫優(yōu)、缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1非接觸測(cè)量。2響應(yīng)快：只需接受目標(biāo)輻射，不必與目標(biāo)達(dá)到熱平衡。3測(cè)溫范圍寬：AGA熱像儀：452000。4靈敏度高：最高可達(dá)0.01。5空間分辨高：取像速率25幀/秒，200條掃描線/幀，100像素/掃描線，適合溫度場(chǎng)測(cè)量。6直現(xiàn)顯示物體表面溫度場(chǎng)。7可用多種顯示方式。8可進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和計(jì)算機(jī)運(yùn)算。缺點(diǎn)：1為提高靈敏度，降低噪聲，需用液氮制冷，使熱像儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2光機(jī)掃描裝置轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，維修不方便。3價(jià)格高二被測(cè)物體發(fā)射率對(duì)測(cè)溫的影響（P164）紅外熱像儀都有設(shè)定被測(cè)表面發(fā)射率的功能。確定很重要。簡(jiǎn)單確定的方法：熱電偶測(cè)出物體的真實(shí)溫度，然后紅外