红外热成像技术介绍

1、八Iff.1目录一、企业介绍二、技术内容三、应用领域兵器配套的红外、激光产品。 1956年建所一-是共和国建立的第一个电子元器件 和材料研究所 1958年建立红外技术研究室 1964年建立激光技术研究室 1970年全所转向为激光红外专业技术研究所，是 我国最早以军事应用为目标的光电技术研究所。 专业方向：研制为导弹、核武器、空间技术及常规中国光学光电子行业协会理事长单位中国电子学会量子学与光电子学分会挂靠单位 总装备部军用光电子技术专业组组长单位 军用固体激光技术国防科技重点实验室依托单位 国家固体激光工程技术研究中心依托单位 全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会 主任委员和秘书处单位昔B

2、eiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd.,Ltd北京波谱华光科技有限公司中国电子科技集团公司第十一研究所控股公司 十一所非制冷红外领域的代表主要面向军用配套市场和民品市场，业务形式以OEM和ODM为主。成熟的红外整机和光电系统研发和生产能力自然光的分光现象Sir Isaace Newton, 1660牛顿通过三棱镜实验发现，自然光可分解不同的色光; 今天我们知道，光的颜色代表了其频率；红外辐射现象的发现VisibleUltraviolet昔BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd.,Ltd赫胥黎的研究：用温

3、度计测量不同色光所含的热量; 结论：红光所含热像最高，紫光最低；Sir William Herschel, 1800In frared红光之外还存在更“热”的光；MicrowavesVisibleIGamma RaysX-RaysUltra- VioletIn fra redRadio，IUHF VHFu25812 micrometers红外辐射是一种电磁波，位于可见光的红光之外直至毫米 波段，波长为07lOOOimi 自然界中一切温度高于绝对零度(即零下273C)的物体 均可向外辐射红外线 红外辐射以光速传播(299793km/s) 红外辐射不能被人眼感知红外目标自主产生热辐射一太阳、火焰.

4、生物、发动机、尾焰 吸收热辐射后释放大气、陆地、砂石、金属 蒙皮效应飞机、汽车轮胎 红外辐射吸收体一水、玻璃LRF ArmedHOIR NFOV Enh2Mod12090603010090 90)420061*>：14：29LTUt N 5F 30.320* TlonW 0° 4.51V 献：N 51° 27544 Lon: W (F 19血24)u»-200e 15:46331PCg"whtDOCInrpt»<OM NFOV (nhl ModGeoPnt 100 BeiJing Bop Opto-Electronics Techn

5、ology Cd丄td个大化窗口大气对红外辐射的传播具有一定的吸收作用二氧化碳、水蒸气、甲烷、气溶胶因此在大气中形成三个可以透过红外辐射的“窗口” ：短波l3um中波35um长波814um雾弥式散射，粒子半径中等，粒子浓度低 云弥式散射，粒子半径中等，粒子浓度高 霾弥式散射，粒子半径小，浓度低雨无选择性散射瑞利散射粒子半径远远小于红外波长，由气体分子引起，影响轻微 弥式散射粒子半径与红外波长接近，散射系数与波长四次方成反比 无选择性散射一粒子半径远远大于红外波长，散射与波长无关第一代: 第一代. 第=代>1J ' I Xi 第四代:单元器件、多元器件、Sprite器彳一五十年代线

6、列器彳一六十年代焦平面(FPA)七十至八十年代以后MCT中波、长波InSb中波QWIP (GaAs) 中波、长波，90年代后出现微辐射热计(Microbolometer)长波非制冷以超大规模和多光谱为发展方向目前正在研究，已有部分成品红外探测器十Yd氮化硅和氧化矶0.5 um单片式双极晶体管men” oowirx探测胳组件SO um(C) BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd丄td光子型探测器热探测器吸收红外辐射后，产生光电效应，即光子激发成传导电子而形成电 信号；响应时间短，对波长有选择性；又可分为光导、光伏、光磁电等类型。吸收红外辐射后，内部

7、产生温度的变化，而温度的变化又引起物理 性质的变化；响应时间长，对波长无选择性；又可分为气动探测器、测辐射 热计、温差电偶、和热电探测器等类型。光子探测器是利用了材料的内光电效应，红外光子直接把材料束缚态电子激发成 传导电子，参与导电，实现了光电转换。电信号大小与吸收的光子数量成比例。按电 信号输出的不同原理，光子探测器又分为光电导、光伏、光磁电探测器。光电导探测器是当红外辐射照射到探测器上之后，引起它的电阻发生变化，从而 可探测出入射辐射的强弱。这种探测器有时也称为光敏电阻。器件有Pbs、PbSe、 Ge:Hg> InSb、MCT等。光伏探测器是利用了半导体pn结的特性，当它受到红外辐

8、射的照射以后，载流子 （即带负电的电子和带正电的空穴）被p-n结所分开，在p-n结两端建立起一个电场，这 个电场的大小就表示了入射红外辐射的强弱。器件如InSb、MCT、TeSnPb. PtSi等。光磁电探测器由于需要在探测器芯片上要外加磁场，结构复杂，不常使用，器件 有InSb、MCT等。光子探测器为对波长有选择响应的探测器，如：13ym PbS （硫化铅）35ym PbSe （硒化铅）InSb （備化钢）MCT （确镉汞HgCdTe） PtSi（硅化钳） QWIP （量子阱）814pm G:Hg（错掺汞）PbSnTe（确锡铅）MCT（确镉汞）QWIP（量子阱）传感器被入射的红外辐射加热 温

9、度变化的测量可由下列方式得到一电阻变化（测辐射热计） 热电结（皿传感器） 热释电效应 一油膜蒸发（蒸发图案） 一半导体吸收边缘移动 一热弹性效应 一液晶色变 一气体压力改变（高利元件）50 BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd.,Ltd制冷型红外的缺陷成本高、寿命短20世纪70年代末，美、英军方制定秘密计划： 发展非制冷焦平面，目的是发展出用户买得起和用得起的热成像仪。ULISUncooled Low-cost Infrared Sensor早期有用热释电材料制成的摄像管，并制成了热电视(红外电视)。1992年公布了非制冷焦平面的研制结果。釆用的

10、探测器材料主要为两种，即热释 电和测辐射热计。采用热释电材料的有:美国TI公司1987年研制出了 100X100元的BST, NETD0.5C, 1990年对交付的第一个成像阵列进行评估，更大的焦平面阵列达到了所 希望的03°C的指标，测得NETD为008°C, 1993年328 X 245元的阵列，像元中心距为 485pm。对系统进行测试所获得的NETD在使用f/1光学时小于004°C。英国在1988年研制出了 100 X 100元的PZT。1991年美国Lowl公司研制出了 192 X 128元的热释电器件,NETD小于0.07°Co采用测辐射热计的

11、主要是美国Honeywell公司，该公司在1985年研制 的80000元电阻型测辐射热计的NETD= 0.3°C 0 1990年采用氧化筑的336X240元阵列制作了第一个便携式热像仪，获得的NETD=39mK(F=l)o此后，无论是热释电还是测辐 射热计，320X240系列的器件和热成像出现了很多。九十年代末以来探测器的尺寸减 小到了30凹1左右，出现了640 X 480系列的阵列，产品的NETD达到了50mK以下。目前 多家公司已经演示了此种热像仪。前几年已经报道了 1024规格的产品。1 3%17%VOx is clearly rhe mosr used technology

12、for uncooled deteciorsVanadium Oxide 70%I Amorphous Silicon 17% Barium Strontium Titanate 13% BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd丄td红外热像仪的红外探测器 驱动电路机芯制冷机（制冷型具备）红外光学镜头外形及其他接口、结构配件昔BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd.,Ltd红外光学hi红外仪器中的光学元件，如透 镜.转鼓（棱镜）、窗口 （包括杜瓦 瓶的窗口人滤光片、调制盘等， 均需要光学材料。红外光学材料

13、 除一般光学玻璃所具备的光学、 物理、化学、热、机械等性能外， 还要求在红外波段内具有良好的 透过車。常用的红外光学材料为Ge,少 量使用ZnS等,/未钊文膜 一1008060402001红外光线材料的折射 率较高，反射损失大，因 而透过率较低，而且反射 光线还将引起象质变差。 镀增透膜对于透射式红外 光学元件是必不可少的工7891011121314波长（微米镀和未镀增透膜错片的714微米的透过率（引自Cox等的BeiJing Bop Opto-Electromcs Technology Cd丄td艺，它不但提高了光学元 件透过率，还对光学材料 起到了保护作用，避免了 某些材料的潮解等损伤。

14、由图可以看到，未镀增透 膜的Ge片透过率很低，镀增 透膜可以根据需要在35微 米或814微米的工作波段 提高透过率。图中所示为 814微米工作波段的曲线。昔BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd.,Ltd可穿透烟、期作用距离很短 成像质量差受外部光源影响极大，无法避免过曝 不能穿透烟、雾对比技术红外LE D主动照明作用距离较长标称可达3000m 难以进行多点监控应用寿命问题“光污染”风险受外部光源影响极大，无法避免过曝 不能穿透烟、雾价格适中军、警用4S. SmI Tricfcw军、警用军、警用MrrASv*$£-卜汛±4汁AT.-*27500TWOW-«r»706.0 7039 fiZJ 9 BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd丄td3/17/03 1:12:19p BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd丄td消防 BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd丄td安防监控 BeiJing Bop Opto-Electronics Technology Cd丄tdIt9碗$ BeiJing Bop Opto-Electronics Technology