紅外技術(shù)的形成及應(yīng)用講座培訓(xùn)課件PPT

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1、紅外技術(shù)一、紅外線的發(fā)現(xiàn)1、紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由英國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱(chēng)為紅外熱輻射,他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi)，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽(yáng)光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。 太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為0.751000m。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為0.751.50m之間；中紅外線，波長(zhǎng)為1.506.0m之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為6.0l000m 之間。 2、紅外線的物理性質(zhì) （1）、在光

2、譜中波長(zhǎng)自0.76至400微米的一段稱(chēng)為紅外線，紅外線是不可見(jiàn)光線。所有高于絕對(duì)零度（273）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱(chēng)之為熱射線。（2）、紅外線有顯著的熱效應(yīng) ；容易為物體所吸收；對(duì)云霧等充滿懸浮粒子的物質(zhì)有較強(qiáng)的穿透能力。二、紅外技術(shù)的形成及應(yīng)用 自紅外輻射發(fā)現(xiàn)后，紅外輻射和紅外元件、部件的科學(xué)研究逐步發(fā)展，但比較緩慢，直到1940年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術(shù)。紅外技術(shù)率先被運(yùn)用于軍事上，二戰(zhàn)后美、英、蘇等軍事強(qiáng)國(guó)都大力研究紅外技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用并已取得了相當(dāng)?shù)某晒?。發(fā)展至今紅外技術(shù)已經(jīng)成為一門(mén)新興的學(xué)科和技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各工商業(yè)。如工業(yè)探傷、探測(cè)、醫(yī)遼等方面。紅外技術(shù)展現(xiàn)出

3、美好和廣闊的前景。下面就對(duì)一些紅外技術(shù)的應(yīng)用做一些簡(jiǎn)單的介紹。1、紅外測(cè)溫技術(shù)紅外熱像儀是主要的測(cè)溫儀器，是紅外技術(shù)的心臟。紅外成像可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種：主動(dòng)式紅外成像是用戲外輻射照射物體，利用被反射的紅外輻射攝取物體的像。被動(dòng)式紅外成像是利用物體自身發(fā)射的紅外輻射攝取物體的像。通常，被動(dòng)式紅外成像稱(chēng)為熱像，顯示熱像的裝置稱(chēng)為熱像儀。被動(dòng)式紅外成像由于無(wú)須外部光源照射，使用方便所成之像反映了被攝取物體的溫度差別信息，已成為紅外技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。紅外熱像儀的工作原理如右圖，都是通過(guò)非接觸探測(cè)紅外能量（熱量），并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上生成熱圖像和溫度值 。 現(xiàn)在的熱成像儀主要采

4、用焦平面陣列技術(shù)取代了傳統(tǒng)的光機(jī)掃描。這一技術(shù)的應(yīng)用大大提高了靈敏度和熱分辨率，進(jìn)一步提高目標(biāo)的探測(cè)距離和識(shí)別能力。紅外熱像儀可以用以測(cè)量-30攝氏度至2000攝氏度之間的溫度。熱像儀所成的圖像每一光點(diǎn)的亮度代表了該物體相應(yīng)點(diǎn)的溫度的高低。 2、紅外探測(cè)技術(shù)紅外探測(cè)器是紅外技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)。目前紅外探測(cè)器主要分為熱敏探測(cè)器和光電探測(cè)器兩大類(lèi)。（1）熱敏探測(cè)器是利用物體受紅外輻射使溫度升高，從而引起一些參數(shù)變化的儀器。它的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，約在毫秒級(jí)以上，對(duì)入射的各種波長(zhǎng)輻射線基本上具有相同的響應(yīng)率。熱敏探測(cè)器主要有熱敏電阻型、熱電偶型和熱釋電型。（2）光電探測(cè)器是利用物體中的電子因吸收紅外輻射而改變

5、其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這一原理工作的。這一類(lèi)的探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間比熱敏的短得多，一般是在微秒級(jí)，最短的可達(dá)納秒級(jí)。 紅外探測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，如紅外偵察、紅外夜視及紅外制導(dǎo)等。紅外技術(shù)的使用大大提高了部隊(duì)的反應(yīng)速度和作戰(zhàn)能力。如夜戰(zhàn)給士兵配上紅外夜視儀既提高了士兵的夜間單兵作戰(zhàn)能力又能更好的在戰(zhàn)場(chǎng)上生存。紅外探測(cè)技術(shù)具有環(huán)境適應(yīng)性好、隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)、能在一定程度上識(shí)別偽裝目標(biāo)、設(shè)備體積小、質(zhì)量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的空戰(zhàn)都是超視距空戰(zhàn)在這情況下主要是靠雷達(dá)或紅外線跟蹤裝置發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并依靠這些裝備不進(jìn)行作戰(zhàn)。這類(lèi)紅外裝置是利用目標(biāo)責(zé)任制飛機(jī)尾部噴流或機(jī)體溫度升高到70攝氏度至80攝氏度以上

6、時(shí)發(fā)出的紅外線發(fā)現(xiàn)和跟蹤目標(biāo)。這種裝置所接收到的圖像不一個(gè)亮點(diǎn)而是由許多小方塊組成的目標(biāo)飛機(jī)圖像 ?？諔?zhàn)是所用的導(dǎo)彈也可以裝上紅外裝置對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤打擊。還有對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行打擊時(shí)紅外裝置能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索、跟蹤、捕捉、和精確定位進(jìn)行打擊。紅外技術(shù)用于導(dǎo)彈的制導(dǎo)提高了導(dǎo)彈的命中率。3、紅外診斷技術(shù) 紅外診斷技術(shù)也是通過(guò)吸收紅外輻射能量，測(cè)出設(shè)備表面及內(nèi)部的溫度及溫度場(chǎng)的分布，從而對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷。紅外診斷能對(duì)電氣設(shè)備的早期故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預(yù)測(cè)，尤其是對(duì)大機(jī)組、超高電壓電力系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷時(shí)可以在遠(yuǎn)距離、不接觸、不取樣、不解體的情況下實(shí)施準(zhǔn)確、快速、直觀的監(jiān)測(cè)和診斷。比起傳統(tǒng)的檢測(cè)展現(xiàn)

7、出了一巨大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展的潛力而被受重視。4、紅外線加熱技術(shù) 紅外線加熱技術(shù)主要是應(yīng)用了紅外線的熱效應(yīng)。利用這一原理制成紅外干燥器、紅外烤箱爐能使物體內(nèi)部發(fā)熱，可以用來(lái)焙制食品、烘干油漆等。比起微波爐的禁忌紅外烤箱有更大的優(yōu)勢(shì)。5、紅外通信技術(shù)紅外通信技術(shù)裝置在發(fā)射端用紅外輻射的平行光束做載波，強(qiáng)度受發(fā)送信息的調(diào)制。在接收端收到這束戲外輻射時(shí)，就能從強(qiáng)度的變化獲得所需的信息。與微波通信技術(shù)相比，紅外通信具有更好的方向性，適用于國(guó)防邊界哨所與哨所間的保密通信。6、紅外光譜分析紅外光譜分析是以紅外輻射與物質(zhì)相互作用的原理為基礎(chǔ)的。用紅外輻射照射物體時(shí)，透過(guò)物體的、從物體反射回來(lái)的或散射出去的紅外輻射

8、，都包含著有關(guān)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息。然后通過(guò)對(duì)這些信息進(jìn)行采集分析就可獲得所需的信息了。如今戲外光譜分析儀已經(jīng)是化學(xué)分析中不可缺少的手段了。7、紅外遙感技術(shù)紅外遙感技術(shù)是檢測(cè)地物紅外輻射的遙感器。地物的性質(zhì)、形狀和所處的環(huán)境條件,決定著地物的紅外輻射的空間分布、波長(zhǎng)分布和隨時(shí)間的變化。紅外遙感器是獲取紅外輻射分布和變化資料的手段。通過(guò)對(duì)資料的解譯以達(dá)到勘明地物的目的。從 某種意義上講，紅外遙感技術(shù)是利用紅外技術(shù)對(duì)宏觀物體進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究和物體識(shí)別。 紅外遙感器一般由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器和相應(yīng)的電子信號(hào)處理系統(tǒng)構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)使地物的紅外輻射會(huì)聚成像，完成分光和調(diào)制等作用。紅外探測(cè)器接收來(lái)自光學(xué)系統(tǒng)

9、的紅外輻射，使之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)電子信號(hào)處理系統(tǒng)處理后加以記錄或顯示。紅外探測(cè)器是紅外遙感器的核心，它決定遙感器的主要性能。紅外探測(cè)器根據(jù)工作原理可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩類(lèi)。熱探測(cè)器：紅外輻射被接收后轉(zhuǎn)換為熱能，產(chǎn)生熱效應(yīng)如熱致氣體膨脹、溫差電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)等，熱探測(cè)器利用這些效應(yīng)把紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光子探測(cè)器：利用光電效應(yīng)(如光導(dǎo)、光伏和光磁等效應(yīng))把紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。熱探測(cè)器與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，工作波段寬，但靈敏度較低，時(shí)間常數(shù)大（毫秒級(jí)）。光子探測(cè)器靈敏度高，時(shí)間常數(shù)?。ê撩胫廖⒚爰?jí)），但光譜響應(yīng)有選擇性，有的還需要低溫工作條件。探測(cè)器有單元、多元、線陣和面陣等形式。紅外遙感

10、器可分為成像的和非成像的兩種。非成像的紅外遙感器有紅外輻射計(jì)、紅外地物波譜儀等。成像的紅外遙感器有紅外行掃描器、紅外掃描輻射計(jì)、多光譜掃描儀等。 紅外輻射計(jì)用于測(cè)量視場(chǎng)內(nèi)所有波長(zhǎng)的紅外輻射的總和。它把外來(lái)的紅外輻射與遙感器內(nèi)部設(shè)置的參考源相比 較，以測(cè)量其強(qiáng)度。在紅外輻射計(jì)的基礎(chǔ)上加上單色器分光，則可用來(lái)測(cè)量物體紅外輻射的光譜分布和研究光譜特征，這就成為紅外地物波譜儀。 紅外行掃描器利用光學(xué)機(jī)械掃描技術(shù)，使輻射計(jì)的視場(chǎng)對(duì)物體逐點(diǎn)檢測(cè)。并利用遙感平臺(tái)的向前飛行運(yùn)動(dòng)逐行掃描，然后將掃描獲得的信息逐行顯示，形成一幅紅外圖像。紅外行掃描器可在熱紅外波段工作，晝夜接收地物的熱輻射，適用于軍事偵察。能對(duì)接

11、收的紅外輻射進(jìn)行定量測(cè)量的儀器是紅外掃描輻射計(jì)；能使用多個(gè)波段，甚至包括可見(jiàn)光波段，進(jìn)行掃描成像的則是多光譜掃描儀。這類(lèi)遙感器已用在氣象衛(wèi)星、“陸地衛(wèi)星”和“海洋衛(wèi)星”上，用以獲取晝夜云圖、洋面溫度、土地利用、植被、地質(zhì)和水文等遙感資料。微電子技術(shù)的發(fā)展，如電荷耦合器件的出現(xiàn)，使探測(cè)器的集成度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。紅外遙感器的發(fā)展方向是高分辨力、數(shù)字化和智能化。8、醫(yī)學(xué)中的熱成像技術(shù) 熱成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用非常廣泛，如人體測(cè)溫。由于人體各個(gè)部們溫度并不相同，在患病期間，全身或局部的熱平衡遭到破壞，便在相應(yīng)措施部位的皮膚上顯示出來(lái)，利用縶成像技術(shù)落后可以做早期的診斷，特別是在對(duì)皮膚癌、潰瘍、燒傷等方

12、面更有效。 紅外線還可用于治遼。紅外線治療作用的基礎(chǔ)是溫?zé)嵝?yīng)和紅外線是在所有太陽(yáng)光中最能夠深入皮膚和皮下組織的一種射線。 在紅外線照射下，組織溫度升高，毛細(xì)血管擴(kuò)張，血流加快，物質(zhì)代謝增強(qiáng)，組織細(xì)胞活力及再生能力提高。紅外線治療慢性炎癥時(shí)，改善血液循環(huán)，增加細(xì)胞的吞噬功能，消除腫脹，促進(jìn)炎癥消散。紅外線可降低神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，有鎮(zhèn)痛、解除橫紋肌和平滑肌痙攣以及促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)等作用。在治療慢性感染性傷口和慢性潰瘍時(shí)，改善組織營(yíng)養(yǎng)，消除肉芽水腫，促進(jìn)肉芽生長(zhǎng)，加快傷口愈合。紅外線照射有減少燒傷創(chuàng)面滲出的作用。紅外線還經(jīng)常用于治療扭挫傷，促進(jìn)組織腫張和血腫消散以及減輕術(shù)后粘連，促進(jìn)瘢痕軟化，減輕

13、瘢痕攣縮等。光浴的作用因素是紅外線、可見(jiàn)光線和熱空氣。光浴時(shí)，可使較大面積，甚至全身出汗，從而減輕腎臟的負(fù)擔(dān)，并可改善腎臟的血液循環(huán)，有利于腎功能的恢復(fù)。紅外線還可用于光浴，光浴作用可使血紅蛋白、紅細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞增加，輕度核左移；加強(qiáng)免疫力。局部浴可改善神經(jīng)和肌肉的血液供應(yīng)和營(yíng)養(yǎng)，因而可促進(jìn)其功能恢復(fù)正常。全身光浴可明顯地影響體內(nèi)的代謝過(guò)程，增加全身熱調(diào)節(jié)的負(fù)擔(dān)；對(duì)植物神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)也有一定影響。家電中紅外線技術(shù)的應(yīng)用 家電中紅外線技術(shù)的應(yīng)用，是指它通過(guò)特殊的設(shè)計(jì)將煤氣燃燒所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為無(wú)焰燃燒紅外線熱所輻射傳遞，由于燃燒方式與傳統(tǒng)機(jī)理上的革命，使紅外線具有普通燃?xì)庠钏鶡o(wú)可比擬的顯著優(yōu)勢(shì)：高效節(jié)能，環(huán)保健康，潔凈衛(wèi)生，安全可靠?，F(xiàn)在大部分家用電器具備遙控功能。像風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)這類(lèi)產(chǎn)品，但照明系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)基本上仍然以手動(dòng)為主。如果可實(shí)現(xiàn)遙控將會(huì)帶來(lái)很大的方便。 紅外技術(shù)在家電中的應(yīng)用擁有著廣闊的前景，這還待于研究和開(kāi)發(fā)。紅外技術(shù)如能在家電中普及將會(huì)給人們的生活帶來(lái)很大的飛躍。今天，紅外技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)還在迅速地向前發(fā)展，在新的世界技術(shù)革命中展現(xiàn)出更加美好和廣闊的前景。