1、2022-8-1712022-8-17213.1 红外基础知识红外基础知识1.红外辐射概述红外辐射概述 俗称红外线，位于可见光中红光以外，是一俗称红外线，位于可见光中红光以外，是一种人眼看不见的光线种人眼看不见的光线 任何温度高于绝对零度的物体，都有红外线任何温度高于绝对零度的物体，都有红外线向周围空间辐射向周围空间辐射2022-8-173 波长范围大致在波长范围大致在0.75 m到到1000 m的频谱的频谱范围之内，相应于频率在范围之内，相应于频率在4 10143 1011Hz之间之间 红外线与可见光、紫外线等光线、红外线与可见光、紫外线等光线、射线射线和微波、无线电波一起构成了整个无限连和
2、微波、无线电波一起构成了整个无限连续的电磁波谱续的电磁波谱 在红外技术中，一般将红外辐射分为在红外技术中，一般将红外辐射分为近红近红外区、中红外区、远红外区和极远红外区外区、中红外区、远红外区和极远红外区四个区域。四个区域。2022-8-1742022-8-1752.红外辐射的物理本质红外辐射的物理本质 红外辐射的物理本质是红外辐射的物理本质是热辐射热辐射 物体的温度越高，辐射出来的红外线越物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强多，红外辐射的能量就越强 太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热到红色光是逐渐增大的
3、，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内效应出现在红外辐射的频率范围内 因此又将红外辐射称为因此又将红外辐射称为热辐射热辐射或或热射线热射线2022-8-176 实验表明，波长在实验表明，波长在0.11000m之间的电之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能热能 可见，可见，载能电磁波载能电磁波是热辐射传播的主要是热辐射传播的主要媒介物媒介物2022-8-177 利用微波炉工作时，发出的微波，在穿透含水分利用微波炉工作时，发出的微波，在穿透含水分子的物品时，使水分子产生子的物品时，使水分子产生“共振共振”现象，水分子现象，水分子之间发生激烈的摩擦和碰
4、撞，所以产生了热量，加之间发生激烈的摩擦和碰撞，所以产生了热量，加热了含水的物品。微波炉工作波长热了含水的物品。微波炉工作波长0.12m0.12m左右。左右。要注意的是：用于盛装物品或者食物的容器，要注意的是：用于盛装物品或者食物的容器，绝绝对不可以用金属的制品对不可以用金属的制品或者含有金属物的或者含有金属物的“组件组件”或是或是“组合品组合品”，否则金属物或是金属制品会对微，否则金属物或是金属制品会对微波产生波产生“不正常的反射不正常的反射”或阻挡，轻则使加热不均或阻挡，轻则使加热不均或者无法加热，严重者则出现金属物表面因电磁效或者无法加热，严重者则出现金属物表面因电磁效应而出现应而出现“
5、电晕电晕”现象，重则使微波炉损坏。现象，重则使微波炉损坏。微波炉的工作原理微波炉的工作原理2022-8-178电磁炉工作原理电磁炉工作原理商用电磁炉工作原理图商用电磁炉工作原理图电涡流原理图电涡流原理图交变磁场在锅底产生涡电流，利用交变磁场在锅底产生涡电流，利用涡电流的热效应来加热食物。涡电流的热效应来加热食物。2022-8-1793.红外辐射在大气中传播时，由于大气中红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸汽以及固体微粒、尘的气体分子、水蒸汽以及固体微粒、尘埃等物质的吸收和散射作用，使辐射能埃等物质的吸收和散射作用，使辐射能在传输过程中逐渐衰减在传输过程中逐渐衰减 空气中对称的双原
6、于分子，如空气中对称的双原于分子，如N2,H2，O2不吸收红外辐射，因而不会造成红外辐不吸收红外辐射，因而不会造成红外辐射在传输过程中衰减射在传输过程中衰减2022-8-1710 右图为通过一海里右图为通过一海里长度的大气透过率长度的大气透过率曲线曲线 红外辐射在通过大红外辐射在通过大气层时被分割成三气层时被分割成三个波段：个波段：12.5m，35m，814m，统称为，统称为“大气窗口大气窗口”这三个大气窗口对这三个大气窗口对红外技术应用特别红外技术应用特别重要，因为一般红重要，因为一般红外仪器都工作在这外仪器都工作在这三个窗口之内三个窗口之内2022-8-17114.红外辐射源红外辐射源 当
7、物体温度高于绝对零度时，都有红外当物体温度高于绝对零度时，都有红外线向周围空间辐射出来线向周围空间辐射出来 有一种材料，在任何温度下能吸收任何有一种材料，在任何温度下能吸收任何波长的电磁辐射，称黑体（绝对黑体）波长的电磁辐射，称黑体（绝对黑体）根据辐射源几何尺寸的大小，距探测器根据辐射源几何尺寸的大小，距探测器的远近，又分为面和点源的远近，又分为面和点源2022-8-1712 面源面源 一般情况下，把充满红外光学系统瞬一般情况下，把充满红外光学系统瞬时视场的大面辐射源叫做面源时视场的大面辐射源叫做面源 点源点源 没有充满红外光学系统瞬时现场的大没有充满红外光学系统瞬时现场的大面源叫做点源面源叫
8、做点源 太阳太阳2022-8-171313.1红外传感系统和光学系统红外传感系统和光学系统13.1红外传感系统红外传感系统各部分的工作原理或作用分别是怎样的呢？各部分的工作原理或作用分别是怎样的呢？2022-8-171413.2 红外探测器红外探测器1.红外探测器的分类与特点红外探测器的分类与特点 红外探测器有多种分类方法红外探测器有多种分类方法 温度：低温温度：低温 中温和高温中温和高温 响应波长响应波长：近红外、中红外和远红外：近红外、中红外和远红外 用途：单元型、多元阵列型和成像探测用途：单元型、多元阵列型和成像探测 探测机理：热探测型与光电探测型探测机理：热探测型与光电探测型将红外辐射
9、能转换成电能的光敏器件称为红外探测将红外辐射能转换成电能的光敏器件称为红外探测器，也称为红外传感器。它是红外探测系统的核心，器，也称为红外传感器。它是红外探测系统的核心，它的性能好坏，将直接影响系统性能的优劣。它的性能好坏，将直接影响系统性能的优劣。2022-8-1715红外探测器分类红外探测器分类2022-8-17162.红外传感器的性能参数红外传感器的性能参数（1）响应率）响应率 当当(经过调制的经过调制的)红外辐射照射到传感器的红外辐射照射到传感器的敏感面上时，传感器的输出电压与输入敏感面上时，传感器的输出电压与输入红外辐射功率之比红外辐射功率之比,叫做传感器的电压响叫做传感器的电压响应
10、率，记作应率，记作RR的单位为的单位为V/W。给出响应率时应说明工。给出响应率时应说明工作温度，和工作面积作温度，和工作面积PURSC2022-8-1717（2）光谱）光谱 表示传感器的电压响应与入射的红外辐表示传感器的电压响应与入射的红外辐射波长之间的关系，一般用曲线表示射波长之间的关系，一般用曲线表示 通常将响应率最大值通常将响应率最大值Rm所对应的波长称所对应的波长称为峰值波长为峰值波长 m 把响应率下降到响应值把响应率下降到响应值Rm的一半所对应的一半所对应的波长称为截止波长的波长称为截止波长 c，它表示红外传，它表示红外传感器使用的波长范围感器使用的波长范围2022-8-1718 红
11、外传感器红外传感器的电压响应的电压响应率曲线率曲线 1:热电传感热电传感器的电压响器的电压响应率曲线应率曲线 2:光子传感光子传感器的电压响器的电压响应率曲线应率曲线2022-8-1719NEP 如果投射到红外敏感元件上的辐射功率如果投射到红外敏感元件上的辐射功率所产生的输出电压，正好等于传感器本所产生的输出电压，正好等于传感器本身的噪声电压，则这个辐射功率就叫做身的噪声电压，则这个辐射功率就叫做“噪声等效功率噪声等效功率”为了表明使用条件，常写成为了表明使用条件，常写成NEP（，f，f）如测量条件为：黒体如测量条件为：黒体500K，斩波频率，斩波频率400Hz，测量带宽，测量带宽1Hz，记为
12、，记为NEP（500K，400Hz，1Hz）WRUUUPNEPSNSC/2022-8-1720（4）探测率是噪声等效功率的倒数，即探测率是噪声等效功率的倒数，即 红外传感器的探测率越高，表明传感器红外传感器的探测率越高，表明传感器所能探测到的最小辐射功率越小，传感所能探测到的最小辐射功率越小，传感器就越灵敏器就越灵敏 PUUNEPDNSC12022-8-1721 比探测率又叫归一化探测率、或者叫探比探测率又叫归一化探测率、或者叫探测灵敏度测灵敏度 实质上就是当传感器的敏感元件面积为实质上就是当传感器的敏感元件面积为单位面积，放大器的带宽单位面积，放大器的带宽f为为1Hz时，时，单位功率的辐射所
13、获得的信号电压与噪单位功率的辐射所获得的信号电压与噪声电压之比声电压之比 D*越高，传感器灵敏越高，性能越好越高，传感器灵敏越高，性能越好WHzcmfAPUUfADNSC21NEP*2022-8-1722（5）响应）响应2022-8-1723 热传感器的热惯性参数较大，其时间常热传感器的热惯性参数较大，其时间常数大于光子传感器，一般为毫秒级或更数大于光子传感器，一般为毫秒级或更长长 光子传感器的时间常数光子传感器的时间常数一般为微秒级一般为微秒级 如锗掺汞如锗掺汞为为10-5s，碲镉汞，碲镉汞为为10-9s，超，超导导YBCO 为为 10-11s 2022-8-172413.3 红外传感器的基
14、本类型红外传感器的基本类型 红外传感器红外传感器(也称为红外探测器也称为红外探测器)是能是能将红将红外辐射能转换成电能的光敏器件外辐射能转换成电能的光敏器件 它是红外探测系统的关键部件，它的性它是红外探测系统的关键部件，它的性能好坏，将直接影响系统性能的优劣能好坏，将直接影响系统性能的优劣 选择合适的、性能良好的红外传感器、选择合适的、性能良好的红外传感器、对于红外探测系统十分重要对于红外探测系统十分重要2022-8-17251.热传感器热传感器 热传感器是利用热传感器是利用入射红外辐射入射红外辐射引起传感引起传感器的器的温度变化温度变化，进而使相关物理参数发，进而使相关物理参数发生相应的变化
15、生相应的变化 通过测量热引起的有关物理参数的变化通过测量热引起的有关物理参数的变化来确定红外传感器所吸收的来确定红外传感器所吸收的红外辐射红外辐射2022-8-1726 热探测器热探测器的主要优点是的主要优点是响应波段宽，可响应波段宽，可以在室温下工作，使用简单以在室温下工作，使用简单 但是，热传感器但是，热传感器响应时间较长，灵敏度响应时间较长，灵敏度较低较低，一般用于，一般用于低频调制低频调制的场合的场合 热传感器主要类型有：热传感器主要类型有：热释电型热释电型 高莱气动型高莱气动型 热电偶型热电偶型 热敏电阻型热敏电阻型2022-8-17272.光子型红外传感器光子型红外传感器 利用某些
16、利用某些半导体材料与入射光作用半导体材料与入射光作用后电后电学性质的变化学性质的变化 通过测量电学性质的变化，可以知道红通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱外辐射的强弱 利用利用光子效应光子效应所制成的红外传感器，统所制成的红外传感器，统称称光子传感器光子传感器 光子型红外传感器比热传感器型来得光子型红外传感器比热传感器型来得直直接接，所以有许多优点，所以有许多优点2022-8-1728 主要特点是主要特点是灵敏度高，响应速度快灵敏度高，响应速度快、具有、具有较高的响应频率较高的响应频率 但其一般需在但其一般需在低温低温下工作下工作探测波段较窄探测波段较窄 按照光子传感器的工作原理，
17、一般可分为：按照光子传感器的工作原理，一般可分为：内光电和外光电传感器内光电和外光电传感器 后者又分为光电导传感器、光生伏特传感后者又分为光电导传感器、光生伏特传感 和光磁电传感器和光磁电传感器 外光电传感器（外光电传感器（PE）采用光电二极管、光）采用光电二极管、光电倍增管等外光电效应器件。它们的响应电倍增管等外光电效应器件。它们的响应速度比较快，一般只需几个毫秒速度比较快，一般只需几个毫秒2022-8-1729 由于电子出射需要较大能量，只适合在由于电子出射需要较大能量，只适合在近红外和可见光范围近红外和可见光范围 光电导传感器（光电导传感器（PC）-内光电效应。常内光电效应。常用硫化铅、
18、硒化铅、锑化铟等化合物半用硫化铅、硒化铅、锑化铟等化合物半导体材料制作的光电导传感器（光敏电导体材料制作的光电导传感器（光敏电阻）。这种光传感器在工作时需要阻）。这种光传感器在工作时需要低温低温 利用砷化铟、锑化铟、碲镉汞和碲锡铅利用砷化铟、锑化铟、碲镉汞和碲锡铅等制作的光生伏特等制作的光生伏特PN结也是光子型传感结也是光子型传感器器2022-8-173013.4 主要的热传感器主要的热传感器1.热释电型传感器热释电型传感器 是一种具有是一种具有极化现象极化现象的的热晶体（铁电体）热晶体（铁电体）铁电体的极化强度铁电体的极化强度(单位面积上的电荷单位面积上的电荷)与与温度有关温度有关 当红外辐
19、射照射到已经极化的铁电体薄片当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化表面上时引起薄片温度升高，使其极化强度降低、表面电荷减少，这相当于释放强度降低、表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫做一部分电荷，所以叫做热释电型传感器热释电型传感器2022-8-1731 热释电传感器的结构与等效电路如图所示热释电传感器的结构与等效电路如图所示 在垂直于极化轴方向，将具有热释电性的在垂直于极化轴方向，将具有热释电性的晶体切片，并研磨成晶体切片，并研磨成550 m的薄片，两的薄片，两边蒸金属电极，就成为一红外热释电元件边蒸金属电极，就成为一红外热释电元件2022-8-173
20、2 如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出负载电阻上便产生一个电信号输出 输出信号的大小，取决于薄片温度变化输出信号的大小，取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的的快慢，从而反映出入射的红外辐射的强弱强弱 热释电型红外传感器的电压响应率正比热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射辐射变化的速率于入射辐射变化的速率2022-8-1733 当当恒定恒定的红外辐射照射在热释电传感器的红外辐射照射在热释电传感器上时，传感器上时，传感器没有电信号输出没有电信号输出 只有铁电体只有铁电体温度处于变化过程温度处于变化过程中，才有中，才
21、有电信号输出电信号输出 必须对红外辐射进行必须对红外辐射进行调制调制(或称斩光或称斩光)，使，使恒定的辐射变恒定的辐射变成交变辐射成交变辐射，不断地引起，不断地引起传感器的传感器的温度变化温度变化，才能导致热释电产，才能导致热释电产生，并输出生，并输出交变的信号交变的信号2022-8-17342.高莱气动型传感器高莱气动型传感器 它有一个气室，以一它有一个气室，以一个小管道与一块柔性个小管道与一块柔性薄片相连薄片相连 薄片的背向管道一面薄片的背向管道一面是反射镜。气室的前是反射镜。气室的前面附有吸收膜，它是面附有吸收膜，它是低热容量的薄膜低热容量的薄膜在室的另一边，一束可见在室的另一边，一束可
22、见光通过栅状光栏聚焦在柔光通过栅状光栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的镜上，经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上投射到光电管上2022-8-1735 高莱气动型传感器利用气体吸收红外辐高莱气动型传感器利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱反映红外辐射的强弱 红外辐射通过窗口入射到吸收膜上，吸红外辐射通过窗口入射到吸收膜上，吸收膜将吸收的热能传给气体，使气体温收膜将吸收的热能传给气体，使气体温度升高，气压增大，从而使柔镜移动度升高，气压增大，从而使柔镜移动 在室的另一边，一束可见光通过栅状光在室
23、的另一边，一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的栅栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上状图像又经过栅状光栏投射到光电管上2022-8-1736 当柔镜因压力变化而移动时栅状图像当柔镜因压力变化而移动时栅状图像与栅状光栏发生相对位移，使落到光电与栅状光栏发生相对位移，使落到光电管上的光量发生改变，光电管的输出信管上的光量发生改变，光电管的输出信号也发生改变号也发生改变 变化量反映出入射红外辐射的强弱变化量反映出入射红外辐射的强弱 特点是灵敏度高，性能稳定特点是灵敏度高，性能稳定 但响应时间长（但响应时间长（20ms左右），结构复杂、左右），结构复杂、
24、强度较差，只适合于实验室内使用强度较差，只适合于实验室内使用2022-8-17373.测辐射热电偶和势电堆测辐射热电偶和势电堆 热电偶是由热电功率差别较大的两种金热电偶是由热电功率差别较大的两种金属材料属材料(如铋一银、铜一康铜、铋一铋锡如铋一银、铜一康铜、铋一铋锡合金等合金等)构成的构成的 当红外辐射入射到这两种金属材料构成当红外辐射入射到这两种金属材料构成的闭合回路的接点上时，该接点温度升的闭合回路的接点上时，该接点温度升高。而另一个没有被红外辐射辐照的接高。而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度，此时，将产生温差点处于较低的温度，此时，将产生温差电势电势2022-8-173820
25、22-8-1739 温差电势的大小，反映了接点吸收红外温差电势的大小，反映了接点吸收红外辐射的强弱辐射的强弱 利用温差电势现象制成的红外传感器称利用温差电势现象制成的红外传感器称为热电偶型红外传感器为热电偶型红外传感器 热电偶红外传感器的热电偶红外传感器的D*约为约为109cmHz1/2W-9，R值为值为520 V/W响应时间长达几十毫秒响应时间长达几十毫秒 动态特性较差，调制频率应在动态特性较差，调制频率应在10Hz以下以下2022-8-1740 热电堆是把热电堆是把多个热电偶多个热电偶进行串联，进行串联，这样可以获这样可以获得较大的信得较大的信号，使响应号，使响应时间减小时间减小 图图13
26、-15为为Sb-Bi热电堆热电堆2022-8-17414.热敏电阻型传感器热敏电阻型传感器 利用固体材料的利用固体材料的电阻率随温度变化电阻率随温度变化的特性设计的的特性设计的 由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成 一般制成一般制成薄片状薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻上，当红外辐射照射在热敏电阻上，其温度升高，电阻值减小其温度升高，电阻值减小 测量热敏电阻值变化的大小，即可得知入射的红测量热敏电阻值变化的大小，即可得知入射的红外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体的温度的温度2022-8-1742 热敏电阻型红外传
27、感器结构如下图所示热敏电阻型红外传感器结构如下图所示2022-8-1743 也用金属热电阻，其受光面积为也用金属热电阻，其受光面积为110mm2 半导体热热敏电阻受光面积为半导体热热敏电阻受光面积为0.110mm2 为了补偿在传感器壳体中通常使用两个温为了补偿在传感器壳体中通常使用两个温度传感器，它们组成桥路输出度传感器，它们组成桥路输出2022-8-1744 热敏电阻的热敏电阻的D*约为约为2108cmHz1/2W-1，响应时间长达几十毫秒。响应时间长达几十毫秒。2022-8-17455.光磁电探测器光磁电探测器 如图所示，半导体表面经光照后会产生如图所示，半导体表面经光照后会产生电子电子-
28、空穴光生载流子空穴光生载流子2022-8-1746 它们会向体内扩散，受到一横向磁场作它们会向体内扩散，受到一横向磁场作用后，电子空穴各扩散到一边，因而产用后，电子空穴各扩散到一边，因而产生电位差生电位差 这种现象称这种现象称光磁电效应光磁电效应。利用这种效应。利用这种效应制作的红外探测器称光磁电探测器制作的红外探测器称光磁电探测器 用锑化铟，碲镉汞等材料制作用锑化铟，碲镉汞等材料制作2022-8-1747 光磁电传感器光磁电传感器不需要致冷不需要致冷，响应波段可，响应波段可达达7 m左右，时间常数小，响应速度快，左右，时间常数小，响应速度快，不需加偏压，内阻极低，噪声小，有良不需加偏压，内阻
29、极低，噪声小，有良好的稳定性和可靠性好的稳定性和可靠性 其不足之处是其不足之处是灵敏度较低灵敏度较低，低噪音前置，低噪音前置放大器制作困难，而且还要较强的磁场放大器制作困难，而且还要较强的磁场2022-8-17482022-8-17491.红外测温的特点红外测温的特点红外测温是红外测温是远距离和非接触远距离和非接触测温，特别测温，特别适合于高速运动物体、带电体、高温及适合于高速运动物体、带电体、高温及高压物体的温度测量高压物体的温度测量红外测温红外测温反应速度快反应速度快 它不需要与物体达到热平衡的过程，只要接它不需要与物体达到热平衡的过程，只要接收到目标的红外辐射即可定温。反映时间一收到目标
30、的红外辐射即可定温。反映时间一般都在毫秒级甚至微秒级般都在毫秒级甚至微秒级2022-8-17502022-8-1751 红外测温有几种红外测温有几种方法，我们介绍方法，我们介绍全辐射测温全辐射测温 全辐射测温是测全辐射测温是测量物体所辐射出量物体所辐射出来的全波段辐射来的全波段辐射能量来决定物体能量来决定物体的温度的温度2022-8-1752 它是应用它是应用斯蒂芬斯蒂芬-玻尔兹曼玻尔兹曼定律定律W=T4 W-物体的全波辐射时单位面积所发射的物体的全波辐射时单位面积所发射的辐射功率辐射功率 -物体表面的法向比辐射率物体表面的法向比辐射率 -斯蒂芬一玻尔兹曼常数斯蒂芬一玻尔兹曼常数 T-物体的绝
31、对温度物体的绝对温度 物体的物体的总是在总是在0与与1之间，之间，=1的物体叫的物体叫做做黑体黑体 T越大，物体的辐射功率就愈大越大，物体的辐射功率就愈大2022-8-1753它由光学系统、调制器、红外传感器、放大器它由光学系统、调制器、红外传感器、放大器和指示器等组成和指示器等组成红外外测温红外外测温仪一般用于仪一般用于探测目标的探测目标的红外辐射和红外辐射和测定其辐射测定其辐射强度，确定强度，确定目标的温度目标的温度2022-8-175455红外线辐射温度计外形红外线辐射温度计外形 红外线辐射温度计用于红外线辐射温度计用于食品温度测量食品温度测量红外线辐射温度计红外线辐射温度计07传感器及
32、应用第传感器及应用第10章光学传感器下信息与章光学传感器下信息与控制学院仪器系控制学院仪器系56红外线辐射温度计红外线辐射温度计在非接触体温测量中的应用在非接触体温测量中的应用耳温仪耳温仪红外线辐射温度计红外线辐射温度计07传感器及应用第传感器及应用第10章光学传感器下信息与章光学传感器下信息与控制学院仪器系控制学院仪器系57红外线辐射温度计用于人体额温测量红外线辐射温度计用于人体额温测量红外线辐射温度计红外线辐射温度计2022-8-175813.6 红外无损检测红外无损检测红外无损检测是世纪年代以后发展起来的新红外无损检测是世纪年代以后发展起来的新技术。它是通过技术。它是通过测量热流量测量热
33、流量来鉴定金属或非金属材料来鉴定金属或非金属材料质量、质量、探测内部缺陷探测内部缺陷的。对于某些采用射线、超声的。对于某些采用射线、超声波等无法探测的局部缺陷，用红外无损检测可取得较波等无法探测的局部缺陷，用红外无损检测可取得较好的效果。好的效果。红外无损检测分红外无损检测分主动式主动式和和被动式被动式两类。两类。主动式主动式是是人为人为地在被测物体上地在被测物体上注入注入（或移出）固定热量，探测物体（或移出）固定热量，探测物体表面热量或热流变化规律，并以此分析判断物体的质表面热量或热流变化规律，并以此分析判断物体的质量。量。被动式被动式则是用物体自身的热辐射作为辐射源，探则是用物体自身的热辐
34、射作为辐射源，探测其辐射的强弱或分布情况，判断物体内部有无缺陷。测其辐射的强弱或分布情况，判断物体内部有无缺陷。2022-8-175913.6.1 焊接缺陷的无损检测焊接缺陷的无损检测图图13-26 由于集肤效应和焊接缺陷所引起的表面电流密集情况由于集肤效应和焊接缺陷所引起的表面电流密集情况对有缺陷（气孔）存在的焊接区，其电阻很大，使得该区对有缺陷（气孔）存在的焊接区，其电阻很大，使得该区域的的热效应增大，温度升高。应用红外测温设备即可清域的的热效应增大，温度升高。应用红外测温设备即可清楚地测量出热点，由此可断定热点下面存在着焊接缺陷。楚地测量出热点，由此可断定热点下面存在着焊接缺陷。2022
35、-8-176013.6.2 疲疲劳裂纹探测劳裂纹探测图为对图为对飞机或导弹蒙皮进行疲劳裂纹飞机或导弹蒙皮进行疲劳裂纹探测示意。为了探测出疲劳探测示意。为了探测出疲劳裂纹位置，采用一个裂纹位置，采用一个点辐射源点辐射源在蒙皮表面一个小面积上在蒙皮表面一个小面积上注入能量注入能量。然后，用然后，用红外辐射温度计红外辐射温度计测量表面温度。如果在蒙皮表面或表面测量表面温度。如果在蒙皮表面或表面附近存在疲劳裂纹，则热传导受到影响，在裂纹附近热量不能很附近存在疲劳裂纹，则热传导受到影响，在裂纹附近热量不能很快传输出去，快传输出去，使裂纹附近表面温度很快升高使裂纹附近表面温度很快升高。如图（）所示，。如图
36、（）所示，虚线表示裂纹两边理论上的温度分布曲线。即当辐射源分别移到虚线表示裂纹两边理论上的温度分布曲线。即当辐射源分别移到裂纹两边时，由于裂纹不让热流通过，因而两边温度都很高。离裂纹两边时，由于裂纹不让热流通过，因而两边温度都很高。离裂纹越近，温度越高。由此，可判断出裂纹的位置。裂纹越近，温度越高。由此，可判断出裂纹的位置。2022-8-176113.7 红外探测技术在军事上的应用红外探测技术在军事上的应用红外技术首先是在军事应用中发展起来的，至今其在红外技术首先是在军事应用中发展起来的，至今其在军事应用中仍占重要地位。因为红外技术有如下特点：军事应用中仍占重要地位。因为红外技术有如下特点：红
37、外辐射看不见，可以避开敌方目视观察；红外辐射看不见，可以避开敌方目视观察；白天黑夜均可使用，特别适于夜战的场合；白天黑夜均可使用，特别适于夜战的场合；采用被动接收系统，比用无线电雷达或可见光装采用被动接收系统，比用无线电雷达或可见光装置安全、隐蔽，不易受干扰，保密性强；置安全、隐蔽，不易受干扰，保密性强；利用目标和背景辐射特性的差异，能较好地识别利用目标和背景辐射特性的差异，能较好地识别各种军事目标，特别是可以发现伪装的军事目标；各种军事目标，特别是可以发现伪装的军事目标；分辨率比微波好，比可见光更能适应天气条件。分辨率比微波好，比可见光更能适应天气条件。红外探测的红外探测的缺点缺点是工作时受
38、云雾的影响很大。是工作时受云雾的影响很大。2022-8-176213.7.1 红外侦察红外侦察 在战争中，为了掌握敌方的情况，可利用红外技术作各种在战争中，为了掌握敌方的情况，可利用红外技术作各种侦察活动。利用红外辐射进行地面侦察的仪器有红外扫描器、侦察活动。利用红外辐射进行地面侦察的仪器有红外扫描器、红外观察仪、红外夜视仪及红外低温测温仪等。红外观察仪、红外夜视仪及红外低温测温仪等。红外扫描侦察器红外扫描侦察器是是被动式红外传感器被动式红外传感器，它能感受从被观察，它能感受从被观察区域来的红外辐射。扫描器收集辐射并聚焦在红外传感器上，区域来的红外辐射。扫描器收集辐射并聚焦在红外传感器上，经电
39、子系统放大处理后即可得到所要求的图像，红外观察仪能经电子系统放大处理后即可得到所要求的图像，红外观察仪能对伪装的人、车辆和其他目标进行探测，并提供目标的图形，对伪装的人、车辆和其他目标进行探测，并提供目标的图形，这是用可见光观测不能发现的。利用红外侦察设备以侦察出几这是用可见光观测不能发现的。利用红外侦察设备以侦察出几小时前敌人驻过的营地，能确定出烧饭、大炮和车辆的位置。小时前敌人驻过的营地，能确定出烧饭、大炮和车辆的位置。空中侦察空中侦察能快速、精确记录敌人的军事部署，利用机载红能快速、精确记录敌人的军事部署，利用机载红外侦察相机，可以拍摄大面积的战地，白天黑夜都能清晰地拍外侦察相机，可以拍
40、摄大面积的战地，白天黑夜都能清晰地拍摄出各种军事目标。摄出各种军事目标。2022-8-176313.7.2 红外雷达红外雷达图图13-28 红外雷达搜索装置红外雷达搜索装置红外雷达的搜索红外雷达的搜索装置是由光学系装置是由光学系统，位于光学系统，位于光学系统焦点上的红外统焦点上的红外传感器、调制盘、传感器、调制盘、电子线路及显示电子线路及显示器等组成。器等组成。2022-8-1764作作 业业1.红外测温有哪些特点？红外测温有哪些特点？2.热传感器和光子传感器各有何优缺热传感器和光子传感器各有何优缺点？点？3.红外探测技术具有哪些优点使得它红外探测技术具有哪些优点使得它在军事上占有重要的地位？在军事上占有重要的地位？
