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红外检测技术考试重点填空1、红外系统2、基本辐射量的定义、公式3、朗伯余弦定律 图、推导4、媒质对辐射的衰减 三个因素5、固体辐射源 4个6、光学系统 三大类7、调制盘的功能、种类、原理图8、显示器9、测温仪 3种简答1、基本辐射量定义2、朗伯余弦定律推导过程3、红外光学系统分类 功能分类4、调制盘 4种 每种功能图5、典型红外系统工作原理图 流程框图6、红外辐射测量特点7、红外系统应用 民用、军用填空1、红外系统的构成、功能、特点构成：一个比较完整的红外系统通常包括光学系统、调制盘、红外探测器、电子线路和显示记录装置等。功能：P5特点：与雷达系统和可见光仪器相比，红外系统具有独有的特点，其优点如下：（1） 尺寸小，重量小；（2） 能有效抵抗可见光波段的伪装；（3） 能在白天和夜间工作；（4） 比雷达有更高的角精确度；（5） 对辅助装置要求最少。2、 基本辐射量定义、公式定义：通常把以电磁波形式发射、传输、或接受的能量成为辐射能，用Q表示，其单位为J。辐射场中单位体积的辐射能称为辐射能密度（），用u表示，即 根据辐射能的定义，为了研究辐射能的传递情况，必须规定一些基本辐射量用于量度。由于红外探测器的响应不是传递的总能量，而是辐射能传递的速率，因此辐射度学中规定这个速率，即辐射通量或辐射功率，为最基本的物理量，而辐射通量以及由它派生出来的几个物理量就作为辐射度学的基本辐射量。公式：(1)辐射能通量辐射能通量就是单位时间内通过某一面积的辐射能，g由表示，单位为w，即 也可以说，辐射能通量就是通过某一面积的辐射功率尸(单位时间内发射、传输或接收的辐射能)。辐射能通量和辐射功率两者含意相同，可以混用。 (2)辐射强度 辐射强度用来描述点辐射源发射的辐射能通量的空间分布特性。它被定义为：点辐射源在某方向上单位立体角内所发射的辐射能通量，称为辐射强度，用J表示，单位为wsr(瓦球面度-1)，即辐射强度对整个发射立体角(愿)的积分，就得出辐射源发射的总辐射能通量，即对于各向同性的辐射源，J常数，。(3) 辐亮度 辐亮度的定义是：扩展源在某方向上单位投影面积4向单位立体角口发射的辐射能通量，用人表示，单位为wm-2sr-1，即(4) 辐出度 辐出度的定义是：扩展源在单位面积上向半球空间发射的辐射能通量，用64表示，单位是wm-2，即显然，辐出度对源发射表面的积分，就给出辐射派发射的总辐射能通量，即(5) 辐照度 辐照度的定义是：被照物体表面单位面积上接收到的辐射能通量，用E表示，单位是wm-2，即3、 朗伯余弦定律定义：凡辐射强度曲线服从余弦定律()的光源称为朗伯光源。漫反射体的辐射强度分布遵从朗伯余弦定律；自身发射的黑体辐射源也遵从朗伯余弦定律。图、推到、公式：以下简单地导出朗伯余弦定律。如图所示，设某一发射表面在其法线方向上的辐射强度为Io，与法线成角方向上的辐射强度为I，。由于漫辐射源的辐亮度在各个方向上均相等，而根据辐亮度的定义，有 于是得 上式称为朗伯余弦定律。它表明，各个方向上辐亮度相等的发射表面，其辐射强度按余弦定律变化。4、 媒质对辐射衰减 三个因素 一般情况下，辐射源的辐射要受到中介媒质(如大气、光学系统元件等)的反射、吸收、散射等过程衰减，只有一部分辐射功率透过媒质，最后被探测器接收。为了描述媒质对辐射的衰减，必须考虑媒质对辐射传输的影响，才能正确确定源的各种辐射特征。1反射比、吸收比和遗射比2吸收系数、散射系数和衰减系数 辐射度学误差大的原因很多，其一是辐射能具有扩散性，它与位置、方向、波长、时间、偏振态等有关；其次，辐射与物质的相互作用(发射、吸收、散射、反射、折射等)也都与辐射参量有关；此外，仪器参量和环境参量也都影响测量结果。5、 固体辐射源 4个 凡是温度高于绝对零度的物体都可以发射红外辐射，所以，从原则上讲，自然界任何实际物体都是红外辐射源。然而，对红外物理研究与红外技术应用具有实际意义的红外源十分有限，它主要包括四种类型：作为辐射标准的黑体辐射源；红外技术中应用的红外辐射源；红外系统在进行探测、定位和识别时使用的红外目标源；干扰红外系统探测的背景辐射源。电热固体红外辐射源：能斯脱灯、硅碳棒、钨灯、乳白石英加热管6、 红外光学系统定义以及三大类定义：红外系统中的红外光学系统应满足如下要求：1小的尺度，这由整机尺寸要求所确定；2具有尽可能大的相对孔径，所谓相对孔径是指物镜直径与其焦距之比；3有确定的视场角，这取决于红外系统的用途；4在所选择的波段内有最小的辐射能损失；5在物镜焦平面上像的尺寸最小，当目标移至视场边缘处无明显的畸变；6在各种气象条件厂或存抖动和振动条件下，具有稳定的光学性能。分类：根据结构的不同，红外光学系统可分为三大类，即透镜式系统(辐射束通过其中的折射介质)；反射式系统(辐射束受到其中一个或几个反射镜的反射)；混合式系统(由透镜式和反射式系统组合而成)。7、 调制盘的功能、种类、原理图功能：在跟踪系统中使用的调制盘必须具备调制、编码和空间滤波三种功能。种类：调制盘的种类很多，花纹图案更是多种多样。对红外跟踪系统来说，按扫描方式分，有旋转调制盘系统、圆锥扫描系统和旋转章动系统；按信息提取方式分，有调幅、调额、脉冲编码三种系统。以下介绍4种调制盘图案。4种调制盘图案以及原理图：P176 1平移条带状调制盘这种调制盘如图712所示，其图案是一种密度为的透明与不透明相互交替的条带，在负x2方向平移。当向x1方向移动时，图案不变。图713示出了条带调制盘的相位变化曲线。2辐亲均匀旋转调制盘这种调制盘也称斩光盘，图714示出了它的图案。当有P对透明与不透明辐条时，基本周期为，则其一维傅里叶级数展开式所遵从的分析图形跟有相同规定的任意相位值的条带状调制盘的相同。分析表明，这是一种振幅调制。 3旭日型调制盘 这种调制盘也称太阳光芒型调制盘，它相当于在斩光盘上附加了一定相部分，如图715所示，这样可以获得角位置信息，旭日型调制盘的周期是2，其附加的定相部分有一半是透明区。分析指出，这也是一种振幅调制。图716示出一维脉冲串，它构成环状图案。 4旋转同心环形调制盘 这种调制盘图案比上述三种图案更通用，它是一种很有潜力的调制盘系统，也是模拟更复杂图案的一种方法。这种图案是一种同心环形调制盘的集总。图717示出了这种调制盘图案。8、 显示器 有两类基本的显示信息，即数字式信息和图像信息，前者包括数字、字母、汉字及特殊符号等字码，后者包括图像和图形。 而显示技术种类繁多，按原理分，显示技术可分为：电子束显示(亦称CRT显示)、真空荧光显示(vFD)、发光二极管显示(LED)、电致发光显示(ELD)、等离子体显示(PDP)、液晶显示(LcD)、激光显示(LD)和电致变色显示(EcD)等。其中，在红外系统中最常用的显示技术是cRT显示、LED显示和LCD显示等。显示器的主要性能指标：对于不同用途的显示器来说，对所显示的信息有不同的要求，除了信息的客观性要求之外，还有由于人的生理和心理因素所决定的要求。其普遍要求的主要性能指标如下：(1)亮度(2)对比度和灰度(3)分辨力(4)发光颜色(5)余辉时间等9、 测温仪 定义 种类三种定义：这三种温度的定义式如下： 辐射温度定义式 即是说，物体的辐射温度定义为这样的黑体温度，黑体在此温度下的总辐出度与物体的相等。 色温度定义式 上式表明，物体的色温度乃是这样的黑体温度，在此温度F，其波长为A?和A2的诺辐出度之比与物体的相等。亮温度定义式 即是说，物体的亮温度是根据某一特征波长之诺辐出度来定义的，它规定温度为T的黑体，在此波长下的谱辐出度与物体的相等。种类：红外测温仪种类繁多、按测温范围可分为高温测温仪(700一3200)、中温颧温仪(100一700)和低温测温仅(100)，但通常是按工作原理将其分为三种类型。第一类称为全辐射测温仪，它收集目标发出的全部辐射能量，而由黑体标定出目标温度，其特点是结构简单，使用方便，但灵敏度较低，误差较大；第二类是单色测温仪，它利用单色滤光片，选择单一的辐射光谱波段进行测量，以此来确定目标的温度，其待点是结构简单，使用方便，灵敏度较高，在高温或低温范围内使用效果较好；第三类叫做比色测温仪，它靠两组不同的单色滤光片收集两相近辐射波段下的辐射能量，通过电路进行比较，根据比值确定目标温度，其待点是结构比较复杂，但灵敏度高，特别适用于中、高温范围的测量。 红外测温仪一般由光学系统、红外探浏器、电信号处理线路、温度指示器及一些附属设备组成，其附屑设备包括瞄准器、电源、整体机械结构等。简答5、典型红红外系统工作原理图 红外技术的应用是多方面的，所使用的红外系统各式各样。红外系统有以下几种分类方法； (1)按功能分：有测辐射热计、红外光谱仪、搜索系统、跟踪系统、测距系统、警戒系统、通讯系统、热成像系统和测温仪等。 (2)按工作方式分：可分为主动系统和被动系统、单元系统和多元系统、光点扫描系统及调制盘扫描系统、成像系统和非成嫁系统等。 (3)按应用领域分：可分为军用系统和民用系统。 (4)按探测器元件数分：被动式红外系统可分为第一代、第二代和第三代系统。 下图为一个典型红外系统的原理示意图。自然，不是所有的红外系统都按此程序工作，下图只是一种具有代表性的工作程序。以后备节将对红外系统各主要部分进行论述。6、 红外辐射测量特点 红外辐射测量技术有许多优点，主要是： (1)非接触测量。测量过程中不与被浏物体接触，不破坏目标的温度场，测量结果不受目标与探针之间接触状况的影响。 (2)测量精度高。测量的标准偏差可小于百分之一，尤其是对温度的测量，在最佳条件下甚至能分辨0.1的温差。 (3)空间分辨串高。用红外显微镜可测量几微米的目标，因此能分辨出集成电路上的单个元件。 (4)响应速度快。响应时间可达到毫秒或微秒数量级，并能在几秒钟甚至更短时间内扫描完一个大的视场。 此外，红外辐射测量技术还具有测量安全可靠、易于实现自动化、测量距离可远可近、测量范围广、显示直观等优点。 当然，红外测量技术也有一些不足之处，比如，测量受被测物体发射率不均匀性及背景辐射的影响很大，降低了测量精度和准确性。红外应用仪器中的探测器属于精密器件，工作条件比较苛刻，特别是光子探测器需在制冷条件下工作，从而增加了仪器的复杂性，这也限制了红外仪器更广泛的应用。 红外辐射测量按其测量方式分为两大类，即主动式和被动式。主动式测量是由辐射源照射被测物体，根据物体对辐射的吸收、反射、透射情况，确定物体的热特性或其他物理性质。被动式测量则是利用物体自身的红外辐射特性相对于周围环境的差异，通过测量其辐射能量，从而确定物体的物理性能。 一个比较完整的红外仪器通常包括光学系统、调制盘、红外探测器、电子处理线路和显示记录装置等部分。7. 红外系统的应用 随着红外探测技术的发展，红外技术的应用也日益广泛。早在19世纪，随着红外探测器的出现，人们就利用它研究天文星体的红外辐射，而在化学工业中则应用红外光谱进行物质分析。 但是，红外技术真正获得实际应用是从本世纪开始的。红外技术首先受到军事部门的关注，因为它提供了在黑暗中观察、探测军事目标自身辐射及进行保密通讯的可能性。第一次世界大战期间，为了战争的需要，研制了一些实验性红外装置，如信号闪烁器、搜索装置等。虽然这些红外装置没有投人批量生产，但它已显示出红外技术的军用潜力。第二次世界大战前夕，德国第一个研制了红外变像管，并在战场上应用。战争期间，德国一直全力投人对其他红外设备的研究，同时，美国也大力研究各种红外装置，如红外辐射源、窄带滤光片、红外探测器、红外望远镜、测辐射热计等。第二次世界大战后，前苏联也开始重视红外技术的研究，大力加以发展。50年代以后，随着现代红外探测技术的进步，军用红外技术获得了广泛的应用。在海湾战争中，充分显示了红外技术，特别是热成像技术在军事上的作用和威力。目前红外技术作为一种高技术，它与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中