部分輻射溫度及輻射源(編輯修改稿)
2025-06-09 03:46 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 影響到測(cè)試結(jié)果，只適用于實(shí)驗(yàn)室等環(huán)境溫度波動(dòng)不大的環(huán)境。 差分黑體源與紅外平行光管 雙黑體源與紅外平行光管 自然輻射源 ? 在自然界中 ， 太陽(yáng) 、 月球 、 地面 、 行星 、 恒星 、 云層和大氣都是熱輻射的自然輻射源 。 ? 太陽(yáng) 、 地球 、 行星是宇宙空間的點(diǎn)源 ， 可用于宇宙飛船的定向 。 ? 太陽(yáng)和地球的熱輻射可用來確定人造地球衛(wèi)星表面的受熱溫度 。 ? 在某些情況下 ， 自然輻射源會(huì)干擾紅外儀器的工作 ， 為了消除這些干擾 ， 需要知道這些干擾輻射的強(qiáng)度和光譜 。 太陽(yáng)輻射 ? 太陽(yáng)是自然界中最強(qiáng)的紅外輻射源。 ? 大氣層外太陽(yáng)輻射的光譜分布大致與 5900K絕對(duì)黑體的相似 ? 太陽(yáng)輻射通過大氣時(shí) , 經(jīng)過吸收和散射照射至地面的輻射大多集中在 ??m, 大部分在 ??m的可見光波段。 ? 照射至地球表面的太陽(yáng)輻射功率、光譜分布與太陽(yáng)高度、 大氣狀態(tài)的關(guān)系很大。 太陽(yáng)對(duì)地球表面的照度 太陽(yáng)中心的 實(shí)際高度角 (186。) 地球表面的照度 (103lx) 陰影處和太陽(yáng)下之比 陰天和太陽(yáng)下之比 無云太陽(yáng)下 無云陰影處 密云陰天 5 4 3 2 10 9 4 3 15 15 6 4 20 23 7 6 30 39 9 9 40 58 12 12 50 76 14 15 55 85 15 16 60 102 _ _ _ _ 70 113 _ _ _ _ 80 120 _ _ _ _ 90 124 _ _ _ _ 地球 工作波段 。 ? 地球水面輻射取決于溫度和表面狀態(tài) 。 無波浪時(shí)的水面 ， 反射良好 ， 輻射很小；只有當(dāng)出現(xiàn)波浪時(shí) ，海面才成為良好的輻射體 。 ? 地球是自然界中僅次于太陽(yáng)的熱輻射源。 ? 在白天，地球表面的熱輻射主要由二部分構(gòu)成： 反射和散射太陽(yáng)輻射 → 峰值波長(zhǎng) ?m ； 地球自身的熱輻射 → 峰值波長(zhǎng) 10 ?m 。 ? 在夜晚，觀察不到太陽(yáng)的反射輻射。 ? 地球輻射主要處于波長(zhǎng) 8~14?m大氣窗口，該波段大氣吸收很小，成為熱成像系統(tǒng)的主要 月球 ? 月球的輻射近似于 400K的絕對(duì)黑體，峰值波長(zhǎng) ?m 。 ? 月球?qū)Φ厍虮砻嫘纬傻恼斩仁茉虑虻脑孪?、?月距離、月球表面反射率、月球在地平線上的高度角以及大氣的影響，在很大范圍內(nèi)變化。 星球 ? 星球的熱輻射隨時(shí)間和在天空的位置等因素變化，但在任何時(shí)刻它對(duì)地球表面的輻射量都是很小的。在晴朗的夜晚，星對(duì)地面的照度約為 ?104 lx。 ? 星的明亮用 星等 表示，零等星的照度為 ?106 lx，比零等星亮的星，其星等是負(fù)的。 ? 星等數(shù)值大的星，照度越弱。 大氣輝光 ? 大氣輝光產(chǎn)生在 70km以外的大氣層中 ， 是夜天輻射的重要組成部分 。 ? 產(chǎn)生原因：不能到達(dá)地球表面的太陽(yáng)紫外輻射在高層大氣中激發(fā)原子并與分子發(fā)生低幾率碰撞 ? 大氣輝光由原子鈉 、 原子氧 、 分子氧 、 氫氧根離子等其它原子連續(xù)發(fā)射構(gòu)成 。 ? 1~3?m短波紅外波段的大氣輝光較高 ， 加之其處于大氣窗口中 ， 因此短波紅外成為新的夜視成像波段 。 Shortwave Infrared: Nextgeneration night vision ? SWIR cameras operate in starlight conditions, relying on illumination from atmospheric night glow, a phenomenon created by hydroxyl羥 (基 )氫氧基 ion emissions in the shortwave infrared portion of the spectrum 夜天空輻射 ? 夜天空輻射由上述各種自然輻射源共同形成 。 ? 夜天空輻射除了 可見光 輻射外 ， 還包含豐富的 近紅外輻射 ， 這正是微光夜視系統(tǒng)所利用的波段 。 ? 夜天空輻射的光譜分布在有月和無 月時(shí)相差很大 ， 有月時(shí)的光譜分布 與太陽(yáng)輻射的相似 ， 無月時(shí)夜空輻 射的各種來源所占百分比為： 星光及其散射光 30% 銀河光 5% 黃道光 15% 大氣輝光 40% 后三項(xiàng)的散射光 10% 不同天氣條件下地面景物照度 天氣條件 景物照度 (lx) 天氣條件 景物照度 (lx) 無月濃云 無月中等云 無月晴朗 (星光 ) 1/4月晴朗 半月晴朗 滿月濃云 滿月薄云 2 104 5 104 1 103 1 102 1 101 2~8 102 7~15 102 滿月晴朗 微 明 黎 明 黃 昏 陰 天 晴 天 2 101 1 10 1 102 1 103 1 104 人工輻射源 ? 光輻射測(cè)量中所使用的光源種類繁多 ， 除了黑體輻射源外 ，常用的有： 白熾燈 氣體放電燈 發(fā)光二極管 LED 激光 ? 除用作光源外 ， 也作為輻射度量測(cè)量和量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn) ，用來測(cè)量或標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)的性能參數(shù) 。 ? 可發(fā)射已知光譜的線譜光源 ， 常常用作波長(zhǎng)標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)源 ，因而 ， 光源在光輻射測(cè)量中占有很重要的地位 。 人工輻射源 (1) 白熾燈 白熾燈是光輻射測(cè)量中最普遍的光源之一 。 白熾燈發(fā)射連續(xù)光譜 , 在可見光譜段中部與黑體輻射分布相差約%， 而在整個(gè)可見譜段內(nèi)與黑體輻射分布平均相差 2%。然而 , 白熾燈在使用和量值傳遞上卻是十分方便的 ， 且其發(fā)射特性穩(wěn)定 ， 壽命長(zhǎng) ， 因而廣泛被用作各種輻射度量的標(biāo)準(zhǔn)光源 。 常用作光源和標(biāo)準(zhǔn)光源的白熾燈有 真空鎢絲白熾燈 、充氣鎢絲白熾燈 和各種 鹵鎢燈 ， 白熾燈實(shí)用只用作~?m的紫外 、 可見 和 近紅外 的光譜輻照度 、 光譜輻亮度的標(biāo)準(zhǔn)燈以及光度標(biāo)準(zhǔn)燈 。 人工輻射源 (2) 氣體放電燈 通過氣體放電將電能轉(zhuǎn)換為光的一種電光源 。 根據(jù)工作氣壓不同 ， 可把氣體放電分成低壓 、 高壓和超高壓三大類 。 低壓放電工作氣壓大致在 102~102Pa之間 ， 高壓放電在 102~10Pa之間 ， 而超高壓燈工作氣壓則在 10Pa以上 。 在光輻射測(cè)量中 ， 由于 低壓氣體放電燈屬于原子發(fā)光 ，發(fā)射線光譜 ， 故主要用作波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)燈和單色燈 。 按照充氣和金屬蒸汽壓的不同 ， 有發(fā)射出各種單色譜線的燈 ，
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