2022年红外线高空拍摄地面物体【优秀范文】

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红外线高空拍摄地面物体3篇

【篇1】红外线高空拍摄地面物体

红外线演示实验

曹林 临泉田家炳实验中学

无论中师或高中物理教材都讲到红外线。并指出：红外线是不可见光；
一切物体都向外辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越多。但这些现象现在无配套器材演示。现代科技的发展为我们演示红外线的存在提供了条件。这里向大家介绍一种简单、实用、现象明显、贴近教材的实验方法。
1、移植
红外线遥控电视机已普遍进入家庭，利用电视机遥控器，配合自制的红外线接收器，可方便的将红外线的发射与接收移植用于教学。
取J401型演示电表，选择检流计档，按极性接入SE302型侧面红外线接收二极管构成红外线接收器。用电视遥控器（以不带聚光片的为佳，如熊猫、金星系列）使其红外线发光二极管靠近SE302接收管的接收侧面＜1cm，按动遥控器矩阵开关，可见表针摆到≥20μA处。说明遥控器发出红外线且不可见。
2、验证
2．1 取三棱镜一块，将太阳光分解后可得：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的彩色光带一条。而后，将红外线接收器的SE302接收管由紫光区逐步移向红光区及外侧，可见：当SE302在彩色区移动时，表针不动。当移到红光区外侧时，表针摆动可达到30μA左右。说明在红光外侧存在有不可见光，这就是红外线。
2．2 取15W、25W、40W白炽灯各一只，保持灯到SE302的距离相等。分别给灯通电后，照射SE302的接收侧面，可见表针示数由小到大。说明白炽灯发光成分中有不可见的红外线，且温度越高，发射的红外线越多。
3、说明
无交流电时，可用火柴点燃后吹灭用余烬照射SE302。选用SE302时，用万用表1K档检测，正向电阻3KΩ左右，反向电阻趋于无穷大，正反向电阻差越大效果越好。
本文刊于《物理教学》1997年第3期

【篇2】红外线高空拍摄地面物体

远红外线 (Far Infrared, FIR)一般是指光谱上位于8,000~14,000nm[来源请求]区域的光波，属于红外线的波长范围，位于可见光光谱红色光的外侧，为不可见光，生物体可以“热”的型式，感受其存在。4μm ~ 14 μm范围的远红外线与人体的分子产生共振，可促进微血管扩张、使血液循环顺畅，促进新陈代谢[1]，进而增加身体的免疫力，平衡体内酸碱值，因此此段远红外线又被称为生育之光，因此远红外线除了科技、天文上的应用之外，也可用于医疗和保健方面。有些植物的胚芽经过远红外线照射后，有助于酶活性活化，加速发芽[2]。应用于医疗上的远红外线仪器，已有用于洗肾病人[3]、慢性摄护腺炎病人[4]和胸腔科的例子，也有将远红外线应用于伤口愈合的研究报告[5]。在中医领域中，也借由远红外线的穿透能力，取代较有侵入性的针灸，和燃烧艾绒灸相比，也较无污染

人们把这一段波长的远红外线称为“生命光波”。这一段波长的光线，与人体发射出来的远红外线的波长相近，能与生物体内细胞的水分子产生最有效的“共振”，同时具备了渗透性能，有效地促进动物及植物的生长。

远红外线有较强的渗透力和辐射力，具有显著的温控效应和共振效应，它易被物体吸收并转化为物体的内能。

远红外线被人体吸收后，可使体内水分子产生共振，使水分子活化，增强其分子间的结合力，从而活化蛋白质等生物大分子，使生物体细胞处于最高振动能级。由于生物细胞产生共振效应，可将远红外热能传递到人体皮下较深的部分，以下深层温度上升，产生的温热由内向外散发。这种作用强度，使毛细血管扩张，促进血液循环，强化各组织之间的新陈代谢，增加组织的再生能力，提高机体的免疫能力，调节精神的异常兴奋状态，从而起到医疗保健的作用。

【篇3】红外线高空拍摄地面物体

培训大纲

一、红外基本理论：

1．红外线的发现

1800年英国物理学家赫胥尔（Herschel）在研究太阳光谱的热效应时发现：七色光中在红光谱的边界以外人眼看不见有任何光线的黑暗区，温度反而比红光区域的温度高。反复实验证明，在红光的外侧，确实存在一种人眼看不见的“热线”，后来称为“红外线”，又称“红外辐射”。红外线处于波长为0.76~1000μm之间。

2．红外线的本质

经研究表明：红外线是从物质内部发射出来，产生红外线的根源是物质内部运动。

众所周知，物资是由原子、分子组成，它们按照一定的规律不断地做变速运动，因而不断向外辐射能量，这就是红外辐射现象。由此可见，红外辐射的物理本质是热辐射。这种辐射的能量主要由这个物体的温度和材料本身的性质决定，特别是热辐射的强度取决于辐射体的温度，也就是说，温度对热辐射现象起着决定性的作用。

3．有关基本名词解释

温度：反映物体原子活动的激烈程度。（微观）

冰水混合物到水沸腾之间分为100等份每一份为1 ℃，红外线辐射的能量可用物体表面的温度来度量，辐射能量越大，物体的表面温度越高，反之亦然。常用衡量温度变化的温标有三种：

1.华氏温标：°F

2.摄氏温标：
℃

3.热力学温标：K

几个温标之间的换算：

℃=（°F – 32）×5／9

K=℃+273.15℃ 绝对零度0 K=－273.5℃

黑体：具有理想中最大辐射功率的物体，称为黑体。黑体所吸收的红外线能量与发射的红外线能量相等。即：Ia / Ib = 1

Ia —黑体在单位时间内吸收的红外线能量强度

Ib —黑体在单位时间内发射的红外线能量温度

所谓的黑体其实并不存在，只能无限的接近于它，但设定这样的黑体，对研究红外热辐射规律是非常必要的。

高温黑体

1273K以上

中温黑体

223K~1273K

低温黑体

＜223K

辐射率：当即个物体处于同一温度下，各物体的红外辐射功率与吸收的功率成正比。实际物体红外辐射的功率与相同条件下黑体红外辐射功率的比值，称为辐射率，又称为发射率，用符号ε表示，其比值是一个小于1的数。

辐射率的影响因素：颜色、粗糙度、材质、温度、厚度、平整度有关。

灰体：辐射率在0到1之间的物体。

大气窗口：空气中的三原子气体（如O3、H2O、CO2等）对红外的吸收很强烈。只有三个波段的红外能透过大气窗口。

1—2μm

3—5μm

8—14μm

国外

SW（高能波段）

MW

LW

国内

短波

长波

工作波段：工作波段是指红外热像仪的波谱响应范围。

普朗克定律：
P=δεT4 红外热像仪测温、成像的核心。

其中P是红外辐射功率，δ是普朗克系数，ε是辐射率，T是温度。

维恩位移定律：
λ= 2897/T

4．红外线的特性

a. 红外线是一种电磁波

0.5纳米~0.76微米 0.76~1000微米

紫外线 可见光 红外线 无线电波

红外光与可见光相同的特性：

红外线是一种电磁辐射，它也具有反射、折射、干涉、衍射和偏振，同时又具备粒子性，即它以光量子的形式发射和吸收。

红外光与可见光不同的特性：

红外线对人的眼睛不敏感，所以必须用红外线敏感的红外探测器才能接收到。

红外光的能量比可见光弱，更容易被物质所吸收，穿透能力差。但对于薄雾来说，长波红外线更容易通过。

红外线的热效应比可见光要强得多。

b. 波长分布与物体表面的温度成反比。

根据描述峰值波长与温度关系的维恩定律λ= 2897/T，显然，高温测温宜采用较短的工作波长，低温测温宜采用较长的工作波长，对于电力设备由于大多目标尺寸小辐射能量低，一般的缺陷温度低于500K，应选择长波8—14μm的工作波长。短波仪器白天使用，受阳光干扰较大，太阳光发射的红外波长主要集中在短波，在5μm以后辐射变弱。与此同时，在石油化工方面，由于时常涉及火焰，而火焰是一种等离子气体，温度忽高忽低，成分复杂，能量主要集中在短波范围，短波仪器能清楚地看清火焰，但不能看清炉管，影响很大。

波 长

最灵敏响应温度

适用系统

1-2μm

1500K-3000K

核反应堆

3-5μm

600K-1000K

石油化工

8-14μm

400K

电力消防

二、红外热像仪技术理论

1．红外热像仪成像原理

红外探测器: 感受红外辐射，将能量转化电信号，通过电子处理，最终转化人眼可见的红外图象。

热电效应：

产生三种变化

2K 0.002K

变化信号

设备型号

探测器材料

特点

优点

ΔU

GD2000

热释电管

能较准确测定

测温较准

ΔR

HY6000

微热辐射器

能精确测定

测温准确

ΔC

NEC7102

铁电材料

很难测定

很难测准

光电效应：

2S 2P

电子从2S到2P跃迁，产生电荷。

条件是必须制冷（-196℃），以确保原子核的稳定性，减少对电子的束缚力。

2. 非制冷焦平面探测器介绍

焦平面探测器：新一代的热成像装置，在性能上大大优于光机扫描式热像仪，又逐步取代光机扫描式热像仪的趋势。关键技术使探测器由单片集成电路组成，被测目标的整个视野聚焦在这片选用了数万个性能接近的芯片上，使得图像更加清晰，使用更加方便，体积更加小巧轻便。

热电材料（像素）320×240（HY6000）

像素尺寸：即焦平面探测器中热电材料的大小。

热电材料越小越好，尺寸越小，图像越清晰，灵敏度越高。45μm（HY6000）

填充功率：热电材料的总面积占探测器表面总面积的百分比。

比值越大探测器越好。

有效像元数：热电材料中有效的像素数。

探测器中或多或少有一些坏点或叫“盲点”。坏点越少，探测器性能越好。

HY6000与PM525/595焦平面探测器的比较

HY6000

PM525

PM595

材料

多晶硅

Vox

VOx

尺寸

45mm

51mm

51mm

填充因子

80%

65%

65%

有效像数元

99%

97%

99%

3．红外光学材料介绍

红外镜头：能够将红外辐射能量聚焦到探测器上的特殊镜头。

材料一般为锗单晶，表面镀金刚石，红外线透过率＞80%，或＞97%（加增透膜）。

镜头材料

透过波长

透过率

Ge

8-14

70%（不镀膜）96%（镀膜）

单晶Si

3-5

50%

ZnSn

3-5

50%

PUC

3-5；
8-14

＜50%

Ge是红外长波仪器镜头最好的材料，价格昂贵，30000元/kg，1kg只能作成2个镜头。

孔径比（f数）：光学系统相对孔径。

A= F/D

F为焦距，D为通光孔径。f数（即A值）越大，通光量越大。

红外滤光片：对红外镜头起到过滤杂波或高温衰减的作用。

4．热像仪基本参数介绍

响应时间：即反映探测器变化快慢的量。

频率为60Hz即1/60秒（HY6000）

NEC TH510 0.65S TVS100 0.1S

噪声等效温度分辨率：即MRTD值（主观量）。

实验方法：标准温差源

4杆靶：温度任意调整

3/4的人可以看到3/4的靶，该杆靶与背景的温差就是MRTD。

最小可辩温度分辨率：NETD=ΔT/S/N， 通过科学检测手段得出的客观数值（客观量）。

一般情况下，MRTD数值＜NETD的数值。人眼的感觉总要比机器灵敏。以HY6000

为例，它的MRTD为0.08℃；
而它的NETD则为0.1℃。

空间分辨率：红外热像仪分辨物体的能力，单位mrad。

半径为R的园，周长为2πR

如果目标距离热像仪为1000m，则空间分辨率为1mrad的热像仪（HY6000）可以分辨的目标直径为：1mrad×1000=1m

红外侧温技术：通过黑体的标准温度，对应能量与温度的表格反查。（标定法）

测温范围（量程）：黑体的温度 光圈 衰减片

测温精度：读数与实际温度的差别，用量程的百分比表示。

影响测温的因素：环境温度、背景、辐射率、相对湿度

实际上，我们是不可能通过红外来测出物体的精确温度的。

电力系统红外导则有“相对温度测试法”。

三、 热像仪的简介

1．热像仪的分类与划代

第一代：点阵式光机扫描。（32×32、64×64）

八棱镜（水平扫描） 三棱镜（垂直扫描）

第二代：阵列式光机扫描（288×4）

三棱镜（垂直扫描）

探测器（阵列式）

第三代：焦平面热像仪，无需扫描系统。

热电材料称为微热辐射计“Microbolometer”材料多晶硅、Vox

热电视热释电管：“热释电系列”材料TGS（GD2000）、“铁电系列”BST

— +

+ 注释：温度升高，膨胀使正负电核的电距加大，外面的电子来不及中和，产生电荷。

2. 制冷与非制冷型红外热像仪

MCT碲镉汞

致冷 光电效应 军用 材料 InSb碲化铟

PbSi硅化铂

非致冷 热电效应 民用 材料 VOx

Si

致冷的工作温度为-196℃，几种致冷方式：

1、氮：杜瓦瓶。如AGA478

2、T-J节流：大气瓶，气体在突然间膨胀吸收大量的热，达到致冷的效果。

3、半导体：致冷的温度不够低

4、斯特林致冷：压缩机冰箱，把探测器放在冰箱里，用He气、电池，温度可达-196℃。如：AGEMA550

缺点：
1、2是分体式，很笨重。

3温度不够低，效率低下。

4是最常用的，有以下缺点：

●寿命短2500小时，换一个致冷机需要20万。

●He气会逐渐漏光，新机开机只需要3分钟，以后逐渐变慢，两年后得半小时，最后可能启动不了。

●受环境影响很大，尤其是天气太热，散热不良，必须强迫开机，制冷设备寿命更短。而非制冷探测器的寿命在10000小时左右。

3．热像仪工作原理图

光线

4．衡量热像仪先进性的主要内容

a．主要热像参数：温度分辨率、像素、有效像元数等

b．热像仪的功能及操作系统

c．整机结构设计

d．图像后处理系统及附件

四、使用热像仪的优势

- 便捷!

热像仪可快速提供温度测量，在用热偶读取一个渗漏连接点的时间内，用热像仪几乎可以读取所有连接点的温度。另外由于热像仪坚实.轻巧，且不用时易于放在皮套中。所以当你在工厂巡视和日常检验工作时都可携带。

-精确!

热像仪的另一个先进之处是精确，通常精度都是2度以内。这种性能在你做预防性维护时特别重要，如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏或停机的特别事件时。因为大多数的设备和工厂运转365天，停机等同于减少收入，要防止这样的损失，通过扫描所有现场电子设备-断路器、变压器、保险丝、开关、总线和配电盘以查找热点。用热像仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围。

-安全!

安全是使用热像仪最重要的益处。不同于接触测温仪，热像仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度，你可以在仪器允许的范围内读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需在冒接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。高于头顶10米的供/回风口温度的精确测量就象在手边测量一样容易。热像仪一般都带有激光瞄准，便于识别目标区域。有了它你的工作变的轻松多了。

热像仪使用的主要领域（民用）

●电力检测

●工业检测/过程控制

●石化行业检测

●安防搜救

●监控

●矿用检测

●车载夜视

●医疗检验

●建筑节能检测

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