【正文】 效功率，用符號 NEP表示，單位是 W，可以寫成下式：（4） 探測率：由于大多數(shù)探測器的與探測器的靈敏面積 A 的平方根和帶寬的平方根成比例關(guān)系，采用很難對不同靈敏面積的探測器進(jìn)行比較，因此，通過對面積進(jìn)行歸一化處理，引進(jìn)另一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)：探測率。熱釋電探測器的熱效應(yīng)與入射輻射的波長無關(guān)，所以熱電型探測器的光譜響應(yīng)率基本不隨入射輻射的波長而變化，屬于無選擇性的探測器。利用熱探測器探測紅外輻射的基本原理包含兩個(gè)主要過程：首先熱釋電探測器吸收紅外輻射能量以后隨溫度隨之升高，并且伴隨著入射輻照功率的變化，元件的溫度也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。然而，本科采用的就是比色測溫的原理，就是需要兩個(gè)特定的波段，所以，光電型探測器恰好滿足本課題的要求。從波長的角度而言，就是能夠引起光電效應(yīng)的熱輻射有一個(gè)最大的波長值存在。由于電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變過程相當(dāng)快，因而光電型探測器的響應(yīng)速度也非?？?，它們的響應(yīng)時(shí)間一般小于毫秒級，最短可達(dá)微秒級。 （1） 光電型探測器：光電型探測器是利用探測器材料的“光電效應(yīng)”制成的檢測元件，所謂“光電效應(yīng)”是指探測材料在受到光輻射照射后，材料中的電子吸收輻射能改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使材料的電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化取決于材料內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，隨著電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，材料的電學(xué)性質(zhì)也相應(yīng)的改變。 熱釋電探測器分類按探測器的物理機(jī)理，紅外探測器可分為兩類：一類是入射輻射熱效應(yīng)引起某一電氣特性變化，它的效應(yīng)正比于所吸收的能量，這類探測器稱為熱釋電探測器：另一類為光電探測器，即入射光子流和探測材料的電子直接相互作用引起某一電氣特性變化，它的響應(yīng)正比于吸收的光子數(shù)。 紅外探測器是紅外測溫儀中微弱信號采集的重要組成部分，它的主要功能是測定紅外輻射的大小并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰浚ǘ鄶?shù)情況是轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽┮员銘?yīng)用。在該過程中，物體發(fā)射的紅外輻射，經(jīng)大氣傳輸和衰減后，由探測儀器光學(xué)系統(tǒng)接收并聚焦到紅外探測器上，在此，把目標(biāo)的紅外輻射信號功率轉(zhuǎn)換成便于直接處理的電信號，進(jìn)一步經(jīng)放大處理后，以數(shù)字或二維熱圖像的形式顯示出來。（7）高集成度，片外最低只需4個(gè)電容。（5）內(nèi)部集成2個(gè)RS232C驅(qū)動(dòng)器。（3）片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和10V電壓。 MAX232芯片圖MAX芯片有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）符合所有的RS232技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而且還可以串口和上位機(jī)進(jìn)行通信，所以本設(shè)計(jì)中使用了TTL轉(zhuǎn)RS232電平轉(zhuǎn)化芯片MAX232。其最小系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。14. 2個(gè)時(shí)鐘輸出口。 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051：STC12C5A60S2系列工作電壓： （5V單片機(jī)）STC12LE5A60S2系列工作電壓： （3V單片機(jī)）：0 – 35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0～420MHz /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)......（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口） 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏 每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過55mA7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)9. 看門狗（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）: ，誤差為+/5%,，誤差為+/3%：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/5%到+/10%以內(nèi)) 1用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘 常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：：11MHz～ ： 8MHz～12MHz 精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn)。本課題以STC12C5A60S2為主控芯片，STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快812倍。m，光學(xué)系統(tǒng)濾除可見光，聚焦有效波段的紅外光，焦點(diǎn)設(shè)計(jì)在探測器的接收面上，探測器能輸出被測物體的溫度信息和探測器本身所處環(huán)境的溫度，信息經(jīng)過放大，A/D采集，單片機(jī)的處理運(yùn)算，輸出被側(cè)目標(biāo)的溫度。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)由五部分組成：光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測（傳感器）、程控放大、基于單片機(jī)的信號處理、系統(tǒng)交互界面。一般物體的發(fā)射率是一個(gè)通過相關(guān)的文獻(xiàn)獲得的參考值，使用時(shí)應(yīng)該注意修正。對于自然界中的任何一個(gè)物體，只要知道它在一定溫度下的比輻射率，那么這一物體在該溫度下的輻射特性就可引用有關(guān)黑體輻射定律進(jìn)行研究或計(jì)算，并用該物體的發(fā)射率進(jìn)行修正。表面溫度隨著升高，黑體輻射中的短波長輻射所占比例增加。，在(0~15)波長范圍內(nèi)，大致有三個(gè)紅外波段在大氣中透射較好，通常稱這些波段為大氣窗口，它們分別為0~3~8~14。造成輻射衰減的主要原因是大氣中、和等氣體的選擇性吸收，以及大氣中懸浮的各種微粒的散射所致。影響物體紅外輻射的主要因素有大氣的衰減及物體不同的輻射率。而對于電力設(shè)備。因此，我們在檢測時(shí)，應(yīng)該首先明確被測物體的發(fā)射率。當(dāng)表面狀況為拋光，溫度為310時(shí)。但是，對于金屬材料而言，表面粗糙度將對發(fā)射率產(chǎn)生較大影響。因此，這種不同的表面形態(tài)將對反射率造成影響，從而影響發(fā)射率的數(shù)值，這種影響的大小同時(shí)取決于材料的種類。當(dāng)溫度低于300K時(shí)。不同物質(zhì)的，各不相同。由此可斷定，在熱平衡條件下，物體的吸收率必然等于該物體在同溫度下的發(fā)射率:其實(shí)由基爾霍夫定律，我們也可以推斷出以上公式。物體對于給定的入射輻射必然存在著吸收、反射和透射，而且吸收率、反射率和透射率之和必然等于1：而且，其反射和透射部分不變。（2）灰體:灰體的發(fā)射率、光譜發(fā)射率均為小于1的常數(shù)。一般可把發(fā)射率分為全發(fā)射率和光譜發(fā)射率，通常所說的發(fā)射率是指全發(fā)射率，光譜發(fā)射率用表示。從上述各種發(fā)射率的定義可以看出，對于黑體，各種發(fā)射率的數(shù)值均等于1。定義式為因?yàn)槲矬w的光譜輻射亮度既與方向有關(guān)，又與波長有關(guān)，所以，也是和波長的函數(shù)。因?yàn)橐话闩c方向有關(guān)，所以以夕，初也與方向有關(guān)。——黑體在與物體同溫度下的輻射亮度。方向發(fā)射率也有全量和光譜量之分。角為零時(shí)的發(fā)射率，稱為法向發(fā)射率。是波長的函數(shù)，它表征物體在某一溫度下，波長兄處向半球空間的發(fā)射接近黑體發(fā)射的程度?！隗w在與物體相同溫度下的光譜輻射出射度。半球全發(fā)射率氣表征物體向半空間內(nèi)在0到的整個(gè)波長范圍內(nèi)的發(fā)射能力?！隗w在與物體相同溫度下的全輻射出射度。其中又可分為全量和光譜量兩種。（1）半球發(fā)射率半球發(fā)射率是輻射體單位面積向半球空間的輻射通量(即輻射出射度)與同溫度下黑體的輻射出射度之比。因而，當(dāng)溫度有小變化時(shí)，就會(huì)引起物體發(fā)射的輻射功率有很大的變化，因此紅外檢測是非常靈敏的。由公式()可計(jì)算出在一般室溫27℃(300K)下的黑體。維恩位移定律:揭示了黑體光譜輻射度極大值相對應(yīng)的波長 (峰值輻射波長)隨溫度的變化關(guān)系。(3)輻射功率隨溫度的變化規(guī)律—斯蒂芬一玻爾茲曼定律普朗克輻射定律:一個(gè)絕對溫度為的黑體的單位表面積，在波長附近單位波長間隔內(nèi)向整個(gè)半球空間發(fā)射的輻射功率(簡稱光譜輻射度)，與波長、溫度滿足以下關(guān)系： （）——真空中的光速 ——普朗克常數(shù) ——波爾茨曼常數(shù)——第一輻射常數(shù)， ——第二輻射常數(shù)， 普朗克輻射定律給出了黑體在時(shí)的輻射光譜分布特征，以不同的溫度有公式（）. 不同溫度下的黑體光譜輻射度，黑體輻射曲線全面提高，即在任一指定波長幾處，與較高溫度相應(yīng)的光譜輻射度也較大。三大定律是:(l)輻射的光譜分布規(guī)律—普朗克輻射定律。黑體熱輻射的三個(gè)基本規(guī)律是紅外線研究及應(yīng)用的基礎(chǔ)，它揭示了黑體發(fā)射的紅外熱輻射隨溫度及波長變化的定量關(guān)系。當(dāng)=0，即為完全透明體。在自然界中完全的黑體是不存在的，為了表示某一物體與黑體輻射的偏離，用發(fā)射率表征。顯然，因?yàn)樽匀唤缰袑?shí)際存在的任何物體對不同波長的入射輻射都有一定的反射，即吸收率不等于1。絕對黑體是在任何情況下對一切波長的入射輻射吸收率都等于1的物體。熱輻射的另一個(gè)特點(diǎn)是輻射光譜呈連續(xù)性，在電磁波譜中由于不同波譜的波長相差很大?！t外輻射在真空中1cm的長度內(nèi)所包含的波長個(gè)數(shù)。它在真空中傳播的速度等于光在真空中的傳播速度。即使在高度真空里，通過熱輻射也能進(jìn)行能量的傳遞。試驗(yàn)表明，波長在(~1000) m范圍內(nèi)的電磁波被物體吸收時(shí)，可以顯著地將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋囟仍礁?，輻射出的紅外線越多，紅外輻射的能量越強(qiáng)。紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。在紅外技術(shù)中，為便于對不同波長的紅外光進(jìn)行研究，一般將紅外輻射分為四個(gè)區(qū)域:近紅外(=~3m)，中紅外(=3~6m)，中遠(yuǎn)紅外(=6~20m)，遠(yuǎn)紅外(=20~1000m)。 電磁波譜在電磁波譜中，~100m的區(qū)域稱為紅外光譜區(qū)。但這種光和其他任何光一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，物體會(huì)向外輻射可見光，且隨著溫度的升高其波長會(huì)變短。物體在常溫下，發(fā)射紅外線。物體的熱輻射特性主要由物體的溫度決定，故又稱為溫度輻射。物體的自發(fā)輻射能與溫度有關(guān)，在常溫下主要是紅外輻射。任何物質(zhì)(體)，其內(nèi)部的帶電粒子都是處于不斷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。比較以上各種紅外測溫法的優(yōu)缺點(diǎn)，本課題選擇全輻射測