《紅外系統(tǒng)》課件第1章 緒論

1.1紅外系統(tǒng)的基本組成1.2紅外系統(tǒng)的分類1.3紅外系統(tǒng)的基本特點1.4紅外系統(tǒng)的應(yīng)用1.1

紅外系統(tǒng)的基本組成紅外系統(tǒng)是一種工作在紅外波段的輻射探測和觀察裝置。紅外系統(tǒng)最基本的功能是接收景物(目標(biāo)與背景)的紅外輻射,測定其輻射量大小以及景物特征空間分布,通常包括光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)調(diào)制器或光機(jī)掃描器、紅外探測器、信號處理器以及信號顯示、信號控制、信號存儲或信號傳輸?shù)茸酉到y(tǒng)。由于某些探測器工作時必須冷卻到較低的溫度,故有些紅外系統(tǒng)也包括探測器制冷器。典型的紅外系統(tǒng)組成框圖如圖1-1所示。1.2紅外系統(tǒng)的分類紅外系統(tǒng)可按照入射輻射的來源、工作方式以及功能特征等進(jìn)行類型劃分,如圖1-2所示。1.2.1主動式紅外系統(tǒng)和被動式紅外系統(tǒng)由圖1-2可知,總體上,紅外系統(tǒng)可分為主動式紅外系統(tǒng)和被動式紅外系統(tǒng)兩類。1.主動式紅外系統(tǒng)所謂主動式紅外系統(tǒng),是指由系統(tǒng)自身所帶的紅外光源照射景物,入射輻射被景物反射進(jìn)入系統(tǒng),從而完成探測任務(wù)的一種儀器。如果輻射光源來自第三方,則這種儀器稱為半主動式紅外系統(tǒng)。紅外激光測距儀、紅外激光雷達(dá)、紅外照射式入侵報警器以及紅外照射式夜視儀就是典型的主動式紅外系統(tǒng)。主動式紅外系統(tǒng)是一種特殊的光電系統(tǒng),其工作原理與可見光系統(tǒng)類似,不屬于本書所討論的內(nèi)容。2.被動式紅外系統(tǒng)被動式紅外系統(tǒng)是通過接收景物自身紅外輻射,利用不同溫度景物紅外輻射特性的差異,完成目標(biāo)探測的一種儀器。被動式紅外系統(tǒng)最顯著的特征是不需要借助外來輻射源進(jìn)行工作,而景物自身紅外輻射與其溫度有關(guān),所以也將被動式紅外系統(tǒng)稱為熱紅外系統(tǒng)。通常情況下,紅外系統(tǒng)指的就是被動式紅外系統(tǒng)。1.2.2紅外探測系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)根據(jù)紅外系統(tǒng)的工作方式,可將紅外系統(tǒng)分為紅外探測系統(tǒng)和紅外成像系統(tǒng)兩類。1.紅外探測系統(tǒng)紅外探測系統(tǒng)是指通過接收目標(biāo)紅外輻射,經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后獲取目標(biāo)特征參量的一種裝置。根據(jù)所要獲取的目標(biāo)特征參量,紅外探測系統(tǒng)又可分為不同的種類:特征參量為目標(biāo)表面溫度時,稱為紅外測溫儀;特征參量為目標(biāo)輻射量時,稱為紅外輻射計;特征參量為目標(biāo)輻射光譜分布時,稱為紅外光譜儀;特征參量為目標(biāo)方位時,稱為紅外測角儀;特征參量為目標(biāo)存在與否時,稱為紅外報警器;等等。2.紅外成像系統(tǒng)紅外成像系統(tǒng)是指通過接收景物的紅外輻射,并將其轉(zhuǎn)換成可見光圖像的裝置。由于紅外成像系統(tǒng)通過攝取景物熱輻射分布,并將其轉(zhuǎn)換為人眼可見圖像,因此人們也將紅外成像系統(tǒng)稱為紅外熱成像系統(tǒng),或簡稱為熱成像系統(tǒng)。根據(jù)紅外圖像的生成方式,可將紅外成像系統(tǒng)分為掃描型紅外成像系統(tǒng)和凝視型紅外成像系統(tǒng)。所謂掃描型紅外成像系統(tǒng),是指利用光機(jī)掃描器,使探測器依次掃過景物的各個部分,從而形成景物圖像的成像系統(tǒng);凝視型紅外成像系統(tǒng)是利用紅外焦平面陣列探測器,并借助器件內(nèi)的電子掃描部分完成景物的空間分解,生成景物圖像的成像系統(tǒng)。1.2.3紅外系統(tǒng)的功能特征將上述紅外系統(tǒng)的基本框架與應(yīng)用平臺結(jié)合,可賦予紅外系統(tǒng)豐富的功能特征,按照所拓展的功能特征,又將派生出許多紅外系統(tǒng)類型,如紅外偵察系統(tǒng)、紅外預(yù)警系統(tǒng)、紅外制導(dǎo)系統(tǒng)、紅外搜索系統(tǒng)、紅外遙感系統(tǒng)、紅外監(jiān)視系統(tǒng)、紅外導(dǎo)航系統(tǒng)、紅外生命探測儀、紅外無損探傷系統(tǒng)等。1.3紅外系統(tǒng)的基本特點與電視系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)相比,紅外系統(tǒng)具有一些獨有的特性。1.適應(yīng)性強(qiáng)紅外系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)于電視系統(tǒng)。2.隱蔽性好由于紅外系統(tǒng)是以被動方式工作的,無需借助外界光源和輻射照射,因此,紅外系統(tǒng)的隱蔽性和保密性很強(qiáng)。3.靈敏度高紅外系統(tǒng)對目標(biāo)與背景之間的熱輻射或溫度差異非常敏感,只要存在或遺留有幾十毫度的溫度差別,就可完成探測或成像。4.分辨率高相對雷達(dá)系統(tǒng)而言,紅外系統(tǒng)的方位探測精度或空間分辨率是很高的,角分辨率一般為十分之幾毫弧度,可以精確地進(jìn)行目標(biāo)探測和識別。5.結(jié)構(gòu)簡單紅外系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單,無需太多的輔助裝置,使用靈活,擴(kuò)展方便。1.4紅外系統(tǒng)的應(yīng)用隨著紅外技術(shù)的發(fā)展,紅外系統(tǒng)的功能持