【正文】 有物體都不停的以自身的波長頻率向外輻射，而其波長和頻率又取決于物體自身的溫度和它的光譜比 輻射率。 視覺范圍比率和到直徑距離的比率 視覺范圍是指儀器操作的角度，它是由該個體的視度所決定的。視覺范圍是儀器和目標(biāo)物距離與目標(biāo)物直徑的比率。目標(biāo)物越小，你就應(yīng)該靠它更近一些。當(dāng)目標(biāo)物的直徑很小時，那么將溫度計靠目標(biāo)物近一些就顯得很重要，這樣可以確保只是在測量該目標(biāo)物，而不包括周圍環(huán)境。 視度操作 D : S 是指視點直徑距離的比率，它包括目標(biāo)物前面最大限度接受輻射的 90%。激光可視 激光點是用來顯示測量區(qū)域的點，而不是散發(fā)出某種東西要測量。 紅外技術(shù) 紅外技術(shù) 定義 紅外技術(shù)是研究紅 外輻射的產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化、測量及其應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)。 紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個主要部分： ，其中有受熱物體所發(fā)射的輻射在光譜、強(qiáng)度和方向的分布；輻射在媒質(zhì)中的傳播特性 反射、折射、衍射和散射；熱電效應(yīng)和光電效應(yīng)等。 、部件的研制，包括輻射源、微型制冷器、紅外窗口材料和濾光電等。 、部件構(gòu)成系統(tǒng)的光學(xué)、電子學(xué)和精密機(jī)械。 。由此可見，紅外技術(shù)的研究涉及的范圍相當(dāng)廣泛，既有目標(biāo)的紅外輻射特性，背景特性，又有紅外元、部件及系統(tǒng)；既有 材料問題，又有應(yīng)用問題。與紅外線相關(guān)的技術(shù)還有：探測技術(shù) 。精確制導(dǎo)技術(shù) 。光電子技術(shù) 。先進(jìn)材料技術(shù) 紅外技術(shù) 的 發(fā)展 史 自從 1800 年英國天文學(xué)家 F W赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射至今，紅外技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了將近兩個世紀(jì)。從那時開始，紅外輻射和紅外元件、部件的科學(xué)研究逐步發(fā)展，但發(fā)展比較緩慢，直到 1940 年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術(shù)。當(dāng)時，德國研制成硫化鉛和幾種紅外透射材料，利用這些元、部件制成一些軍用紅外系統(tǒng)，如高射炮用導(dǎo)向儀、海岸用船舶偵察儀、船舶探測和跟蹤系統(tǒng)，機(jī)載轟炸機(jī)探測儀和火控系統(tǒng)等等 。其中有些達(dá)到實驗室試驗階段，有些已小批量生產(chǎn)，但都未來得及實際使用。此后，美國、英國、前蘇聯(lián)等國競相發(fā)展。特別是美國，大力研究紅外技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用。目前，美國將紅外技術(shù)應(yīng)用于單兵裝備、裝甲車輛、航空和航天的偵察監(jiān)視、預(yù)警、跟蹤以及武器制導(dǎo)等各個領(lǐng)域。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 紅外技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)是紅外探測器的發(fā)展。 1800 年， F W赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射時使用的是水銀溫度計，這是最原始的熱敏型紅外探測器。 1830 年以后，相繼研制出溫差電偶的熱敏探測器、測輻射熱計等。在 1940 年以前，研制成的紅外探測器主要是熱敏型探測器。 19 世紀(jì) ，科學(xué)家們使用熱敏型紅外探測器，認(rèn)識了紅外輻射的特性及其規(guī)律，證明了紅外線與可見光具有相同的物理性質(zhì)，遵守相同的規(guī)律。它們都是電磁波之一，具有波動性，其傳播速度都是光速、波長是它們的特征參數(shù)并可以測量。 20 世紀(jì)初開始，測量了大量的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的吸收、發(fā)射和反射光譜，證明了紅外技術(shù)在物質(zhì)分析中的價值。 30 年代，首次出現(xiàn)紅外光譜代，以后，它發(fā)展成在物質(zhì)分析中不可缺少的儀器。 40年代初，光電型紅外探測器問世，以硫化鉛紅外探測器為代表的這類探測器，其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)牢靠。 50 年代，半導(dǎo)體物理學(xué)的迅速發(fā)展，使光電 型紅外探測器得到新的推動。到 60 年初期，對于 1～ 3～ 5和 8～ 13 微米三個重要的大氣窗口都有了性能優(yōu)良的紅外探測器。在同一時期內(nèi)，固體物理、光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械和微型致冷器等方面的發(fā)展，使紅外技術(shù)在軍、民兩用方面都得到了廣泛的應(yīng)用。從 60年代中葉起，紅外探測器和系統(tǒng)的發(fā)展體現(xiàn)了紅外技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向。 ，為了提高靈敏度和分辨率，后來發(fā)展為多元線列探測器。多元線列探測器先后掃過 (串掃 )同一目標(biāo)時，它輸出的信噪比可比單元探測器高 n（開平方）倍， n為元數(shù)。如果多元線列探測器平 行掃過 (平掃 )目標(biāo)時，則可獲得目標(biāo)輻射的一維分布。以線列探測器為基礎(chǔ)的紅外探測系統(tǒng)，大都安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星遙感平臺上，平臺的前進(jìn)運動垂直于線列作為第二維時，就可得到目標(biāo)輻射的分布圖像。現(xiàn)在，紅外探測器已從多元發(fā)展到焦平面陣列，相應(yīng)的系統(tǒng)已實現(xiàn)了從點探測到目標(biāo)熱成像的飛躍。目前，長波碲鎘汞 (HgCdTe)探測器面陣已達(dá) 640 480 元，焦平面陣列探測器的實驗室水平已達(dá) 256 256 元，預(yù)計到 2020 年可達(dá)到百萬元。 。早期的紅外探測器通常工作在近紅外。 隨著紅外技術(shù)的發(fā) 展，紅外探測器的工作波段已擴(kuò)展到中紅外和遠(yuǎn)紅外。 。非致冷、集成式、大面陣 是 紅外探測器方向 的 發(fā)展。采用低溫制冷技術(shù)，是為了提高紅外探測器件的靈敏度和輸出信號的信噪比，使其具有良好的性能，但它也使紅外探測器體積大、成本高。為了實現(xiàn)小型化，必須減少制冷設(shè)備和相關(guān)電源，因此，高效小型制冷器和無需制冷的紅外探測器將是今后的發(fā)展方向。利用材料電子計算機(jī)和微電子方面的最新技術(shù)， 也 可使紅外探測器與具有一定數(shù)據(jù)處理能力的數(shù)據(jù)處理設(shè)備相結(jié)合，使其 向 輕集成化、大面陣、焦平面化方向發(fā)展，以提高其性能。 。正如前面所述：在大氣環(huán)境中，目標(biāo)的紅外輻射只能在 1～ 3～ 5 和 8～ 13 微米三個大氣窗口內(nèi)才能有效地傳輸。如果紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 一個紅外探測系統(tǒng)能在兩個或多個波段上獲取目標(biāo)信息，那么這個系統(tǒng)就可更精確、更可靠地獲取更多的目標(biāo)信息，提高對目標(biāo)的探測效果，降低預(yù)警系統(tǒng)的虛警概率，提高系統(tǒng)的搜索和跟蹤性能，適用更多的應(yīng)用需求，更好地滿足各軍兵種的需要。 在紅外技術(shù)的發(fā)展中，需要特別指出的是： 60 年代激光的 出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展，很多重要的激光器件都在紅外波段，其相干性便于移用電子技術(shù)中的外差接收技術(shù)，使雷達(dá)和通信都可以在紅外波段實現(xiàn)，并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，紅外技術(shù)僅僅能探測非相干紅外輻射，外差接收技術(shù)用于紅外探測，使探測性能比功率探測高好幾個數(shù)量級。另外，由于這類應(yīng)用的需要，促使出現(xiàn)新的探測器件和新的輻射傳輸方式，推動紅外技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展。 紅外技術(shù)的影響 物理學(xué)的研究告訴我們，在自然界中，任何溫度高于絕對零度 (0176。 K 或 273℃ )的物體都在向外輻射各 種波長的紅外線，物體的溫度越高，其輻射紅外線的強(qiáng)度也越大。我們根據(jù)各類目標(biāo)和背景輻射特性的差異，就可以利用紅外技術(shù)在白天和黑夜對目標(biāo)進(jìn)行探測、跟蹤和識別，以獲取目標(biāo)信息。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，獲取戰(zhàn)場信息的優(yōu)勢已經(jīng)成為掌握戰(zhàn)爭主動權(quán)的關(guān)鍵，紅外技術(shù)是從空中和空間獲取戰(zhàn)場信息的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此，許多國家均投入很大的人力和物力去研究紅外技術(shù)，并將其廣泛地應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，并產(chǎn)生巨大影響。 紅外技術(shù)已 成為軍事目標(biāo)的偵察、監(jiān)視、預(yù)警與跟蹤的重要手段。一切軍事目標(biāo)，如海洋中的艦船、地面部隊行動及各種裝備、空中的飛機(jī)、導(dǎo)彈，都 散發(fā)熱量，發(fā)出大量的紅外輻射。利用紅外技術(shù)裝備，就可以從空中和空間對這些目標(biāo)進(jìn)行偵察、監(jiān)視與跟蹤。如偵察衛(wèi)星依靠紅外成像設(shè)備和多光譜儀可以白天黑夜地獲取大量的軍事情報。裝有紅外探測器的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星從 70 年代以來，一直監(jiān)視著世界各國的彈道導(dǎo)彈發(fā)射，為國家及軍事指揮部門提供警報，如目前美國國防支援計劃中的預(yù)警衛(wèi)星在幾十秒鐘內(nèi)，就可以鑒別來襲導(dǎo)彈的發(fā)射和方向，據(jù)說將來美國的天基紅外系統(tǒng)可在 20 秒內(nèi)，提供有關(guān)導(dǎo)彈發(fā)射和方向方面的精確信息，為攔截來襲導(dǎo)彈提供寶貴的預(yù)警時間。 紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢 （可合并至 ） 紅外技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于紅外材料的研制、紅外設(shè)備的制冷、紅外設(shè)備向更長波段發(fā)展、紅外焦平面陣列器件的研制和紅外設(shè)備與數(shù)據(jù)處理設(shè)備的結(jié)合等。 紅外技術(shù)的發(fā)展以紅外探測器的發(fā)展為標(biāo)志，可以從紅外探測器的發(fā)展來推斷其發(fā)展趨勢。 (1)紅外焦平面器件發(fā)展到高密度、快響應(yīng)、元數(shù)達(dá)到 106— 108元以上的大規(guī)模集成器件，由二維向三維多層次結(jié)構(gòu)發(fā)展，在應(yīng)用上就可以實現(xiàn)高清晰度熱像儀，極大地縮小整機(jī)體積，增強(qiáng)功能。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 (2)雙色、多色紅外器件的發(fā)展使整機(jī)可同時實現(xiàn)不同波長的多光譜成像探測，成倍擴(kuò) 大系統(tǒng)信息量，成為目標(biāo)識別和光電對抗的有效手段。 (3)探測器在焦平面上實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能，按程序進(jìn)行邏輯處理，使紅外整機(jī)實現(xiàn)智能化。 (4)提高探測器工作溫度，高性能室溫紅外探測器和焦平面器件是發(fā)展重點之一，不需要制冷器，將會使整機(jī)更精巧、更可靠，從而實現(xiàn)全固體化。 (5)提高成品率，降低價格。 紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 第 四 章 紅外探測器 紅外探測器 紅外探測器是將入射的紅外輻射信號轉(zhuǎn)變成電信號輸出的器件。要察覺這種輻射的存在并測量其強(qiáng)弱，必須把它轉(zhuǎn)變成可以察 覺和測量的其他物理量。一般說來，紅外輻射照射物體所引起的任何效應(yīng)，只要效果可以測量而且足夠靈敏，均可用來度量紅外輻射的強(qiáng)弱。現(xiàn)代紅外探測器所利用的主要是紅外熱效應(yīng)和光電效應(yīng)。這些效應(yīng)的輸出大都是電量，或者可用適當(dāng)?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量。一個紅外探測器至少有一個對紅外輻射產(chǎn)生敏感效應(yīng)的物體，稱為響應(yīng)元。此外，還包括響應(yīng)元的支架、密封外殼和透紅外輻射的窗口。有時還包括致冷部件、光學(xué)部件和電子部件等。 從目前應(yīng)用的情況來看，紅外探測有如下幾個優(yōu)點：環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)于可見光，尤其是在夜間和惡劣天候下的工作能力；隱蔽性 好，一般都是被動接收目標(biāo)的信號，比雷達(dá)和激光探測安全且保密性強(qiáng)，不易被干擾；由于是目標(biāo)和背景之間的溫差和發(fā)射率差形成的紅外輻射特性進(jìn)行探測，因而識別偽裝目標(biāo)的能力優(yōu)于可見光；與雷達(dá)系統(tǒng)相比，紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；由于紅外探測技術(shù)有其獨特的優(yōu)點從而使其在軍事國防和民用領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用，尤其是在軍事需求的牽引和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的推動下，作為高新技術(shù)的紅外探測技術(shù)在未來的應(yīng)用將更加廣泛，地位更加重要。紅外探測器是將不可見的紅外輻射能轉(zhuǎn)變成其它易于測量的能量形式的能量轉(zhuǎn)化器，作為紅外整機(jī)系統(tǒng)的核心 關(guān)鍵部件，紅外探測器的研究始終是紅外物理與技術(shù)發(fā)展的中心。 紅外探測器原理及分類 紅外探測器原理 紅外探測器是一種輻射能轉(zhuǎn)換器 ,主要用于將接收到的紅外輻射能轉(zhuǎn)換為便于測量或觀察的電能 ,熱能等其他形式的能量 . 根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式 ,紅外探測器可分為熱探測器和光子探測器兩大類 . 熱探測器的工作機(jī)理是基于入射輻射的熱效應(yīng)引起探測器某一電特性的變化 ,而光子探測器是基于入射光子流與探測材料相互作用產(chǎn)生的光電效應(yīng) ,具體表現(xiàn)為探測器響應(yīng)元自由載流子 (即電子和 /或空穴 )數(shù)目的變化 .由于這種變化是由 入射光子數(shù)的變化引起的 ,光子探測器的響應(yīng)正比于吸收的光子數(shù) .而熱探測器的響應(yīng)正比與所吸收的能量 .熱探測器的換能過程包括 :熱阻效應(yīng) ,熱伏效應(yīng) ,熱氣動效應(yīng)和熱釋電效應(yīng) .光子探測器的換能過程包括 :光生伏特效應(yīng) ,光電導(dǎo)效應(yīng) ,光電磁效應(yīng)和光發(fā)射效應(yīng) . 探測器已經(jīng)有了 20 多年的發(fā)展歷史，但是基于探測器本身的原理，目前還存在很多不盡人意的地方。例如，被動紅外探測器受外界環(huán)境的影響就比較大，當(dāng)外界溫度較高，接近人體溫度時，就容易發(fā)生誤報現(xiàn)象；而當(dāng)溫度較低時，探測器則可能因紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計 為感應(yīng)不到人體的存在又發(fā)生漏報的情況；另外被動紅外入 侵探測器還無法分清人的移動、微風(fēng)、空調(diào)的運轉(zhuǎn)以及小動物的活動，容易發(fā)生誤報現(xiàn)象。 紅外探測器分類 紅外探測器制備涉及物理、材料、化學(xué)、機(jī)械、微電子、計算機(jī)等多學(xué)科，是一門綜合科學(xué)。熱探測器熱探測器吸收紅外輻射后，溫度升高，可以使探測材料產(chǎn)生溫差電動勢、電阻率變化，自發(fā)極化強(qiáng)度變化，或者氣體體積與壓強(qiáng)變化等，測量這些物理性能的變化就可以測定被吸收的紅外輻射能量或功率。分別利用上述不同性能可制成多種熱探測器： (1) 液態(tài)的水銀溫度計及氣動的高萊池（ Golay cell）：利用了材料的熱 脹冷縮效應(yīng)。 (2) 熱電偶和熱電堆：利用了溫度梯度可使不同材料間產(chǎn)生溫差電動勢的溫差電效應(yīng)。 (3) 石英共振器非制冷紅外成像列陣：利用共振頻率對溫度敏感的原理來實現(xiàn)紅外探測。 (4)測輻射熱計：利用材料的電阻或介電常數(shù)的熱敏效應(yīng) — 輻射引起溫升改變材料電阻 — 用以探測熱輻射。因半導(dǎo)體電阻有高的溫度系數(shù)而應(yīng)用最多，測溫輻射熱計常稱“熱敏電阻”。另外，由于高溫超導(dǎo)材料出現(xiàn)，利用轉(zhuǎn)變溫度附近電阻陡變的超導(dǎo)探測器引起重視。如果室溫超導(dǎo)成為現(xiàn)實，將是 21世紀(jì)最引人注目的一類探測器； (5) 熱釋電探測 器：有些晶體，如硫酸三甘酞、鈮酸鍶鋇等，當(dāng)受到紅外輻射照射溫度升高時，引起自發(fā)極化強(qiáng)度變化，結(jié)果在垂直于自發(fā)極化方向的晶體兩個外表面之間產(chǎn)生微小電壓，由此能測量紅外輻射的功率。 光子探測器光子探測器吸收光子后，本身發(fā)生電子狀態(tài)的改變，從