《光电子成像技术》-2

2.1引言我们知道，各类电磁辐射是光电子成像系统的信息源泉，它们的特征及其传输特性对光电子成像系统的设计应用的有效性有着直接的影响。光电子成像技术涉及很宽的辐射光谱范围。(α线、β书线、γ线、X线、UV线，可见光、近一中一远红外线、微波等)；辐射(及反射)照度将遍及10-10~105lx等大的动态范围；传输介质包括海、陆、空、天、医应用中所面临的大气、水及生命机体组织等。特定光电子成像系统所面对的辐射源、目标和大气的具体特性往往千差万别。因此，本章只对主要辐射源的频谱特性、能量特性、目标特性和大气传输特性的普遍规律、特性参数和度量方法作概要介绍。返回2.2辐射源电磁波谱图2-1表明，自然界中各类辐射源的电磁波谱是相当丰富、相当宽阔的，与光电子成像技术直接有关的是其中的X线、紫外线，可见光线、红外线和微波等电磁波谱，它们的特征参量是波长λ、频率γ、和光子能量E，三者的关系是γ=c/λ，E=hv=hc/λ和E=1.24/λ，式中，E和λ的单位分别是eV(电子伏)和μm；h为普朗克常数(6.6260755*10-34J/m)；c为光速，其真空中的近似值等于3X108m/s，在工程实践中，根据不同的需要和习惯，采用不同的频谱参量计量单位。下一页返回2.2辐射源电磁波谱对X线、紫外线、可见光和红外线，常用μm，nm表示波长；对无线电频谱，用Hz或m来分别表不其频率和波长；对高能粒子辐射，常用eV表示能量。由物理学可知，“辐射”的本质是原子中电子的能级跃迁并交换能量的结果，低能级电子受到某种外界能量激发，可跃迁至高能级，当这些处于不稳定状态的受激电子落人较低能级时，就会以辐射的形式，向外传播能量。上述E=1.24/λ，正好将辐射的波长λ与其能量E联系起来。例如，E高-E低=1.24eV时，辐射的波长λ=1μm。上一页返回2.3辐射源特性及其度量2.3.1辐射源特性(1)光谱特性—辐射源的辐射强度随波长的分布。辐射源可区分为X线源、紫外光源、可见光源和红外辐射源等；若按辐射源的光谱分布形状分类，则又分为连续光谱源和带(线)状光谱源等。(2)能量特性—能量的大小分别用辐射(光)功率(通量)、辐射(光)强度、面辐射度和辐射(光)亮度等参量来度量。下一页返回2.3辐射源特性及其度量(3)角度特性辐射源强度沿空间的角度分布，它决定辐射源的发散特性。辐射源分为点光源(如太阳、星体等)、朗伯辐射源(其强度分布遵守余弦定律据此，可将I=I0cosθ，如荧光屏、电影银幕等)和激光光源(空间发散角极小)。上一页下一页返回2.3辐射源特性及其度量2.3.2辐射度量历史上形成了两种度量制：光度量制和辐射度量制。前者以人眼或经视见函数校正过的照度计作为探测器；后者以无选择性的真空热电偶作为探测器，它们所涉及的辐射(光)能参数的定义、符号、单位、量纲如表2-1所示。此表一目了然地给出了辐射(光)通量、密度、强度、照度、亮度的物理概念和表达式。这在理解和分析光电子学成像器件和系统的性能时，十分有用。在表2-2和表2-3中给出了文献中常见但属非许用的一些单位和符号，及其与现行标准单位之间的数值对照表，相信对此感兴趣的读者，会有所借鉴。上一页返回2.4辐射源分类根据发光机理的不同，辐射源可分为热辐射、受激直接跃迁辐射、受激间接跃迁辐射(激光)和反射体四大类。1.热辐射绝对温度不为零且处于热平衡状态的任何物体均会向外辐射电磁波。处于热运动的原子中的电子，当它们吸收热能跃迁至高能态、并再落人较低能级时，会产生热辐射。由于电子运动具有连续速度分布，因此，热辐射具有连续辐射能谱。基于这些特点，常把热辐射称为温度辐射或平衡辐射。典型的热辐射源有绝对黑体、标准自炽灯、人体、军用目标、太阳、星体以及其他热力学温度不为零、且处于热平衡状态的任何物体。下一页返回2.4辐射源分类2.受激直接跃迁辐射物质原子中的电子受到外来能量激发、跃迁至高能态，然后直接落人较低能态时所产生的辐射，称为受激直接跃迁辐射。通常它们具有带状谱或线状谱。根据外来激发能量的形式，又可将这类辐射细分为下列七项。(1)光致发光：靠能量更高的光子激发而产生的辐射，例如，X线转换屏、紫外线转换屏和夜光表上的发光粉及激光扫描荧光显不屏等。上一页下一页返回2.4辐射源分类(2)电致发光：靠高能量电子轰击而发光，或电流注人半导体而使其发光。前者如电子束管(不波管、电视显像管、像增强器等)的荧光屏；后者如半导体发光二极管等。(3)场致发光：靠外加高场强电场而导致的发光，例如固态场致荧光屏、高场强放电发光等。(4)化学发光：靠化学反应获能量而发光，如H2与O2混合燃烧发光、高温煤炭与O2反应燃烧发光等。上一页下一页返回2.4辐射源分类(5)生物发光：靠生物有机体的新陈代谢反应获取能量而发光，如萤火虫等。(6)磁致发光：靠外加磁场导致介质发光，例如，医用断层分析中的核磁共振辐射成像技术，利用的就是这种发光现象。(7)等离子体发光：真空腔体内同等数量的电子、正离子和中性原子构成等离子体。当电子被正离子捕获时而发的光，即为等离子体发光，例如，广告牌所用的等离子体显不板(PDP)等。上一页下一页返回2.4辐射源分类3.受激间接跃迁辐射一激光激光(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation，LASER)，靠外界泵浦源输人能量(例如泵浦光源)，激发激光物质中的电子跃迁致高能态，这些电子先落入一个叫“亚稳态”的能级上，并不断聚集，然后一起落入基态，辐射出一束强度很强的光，通称激光。上一页下一页返回2.4辐射源分类4.反射体任何物体表面对辐射都有反射作用。“反射体”本来不属于辐射源范畴(因为它们的自辐射强度可予忽略，人们是通过它的反射特性感知其存在的)。但从光电子学应用角度出发，把反射体也看成是一种“辐射源”，既不妨碍对光电子成像系统信息传输过程机理的理解，又可使多样的被研究对象(景物)模型规范化。反射体分镜面反射(如镜子、静止水面等)、朗伯反射体(如MgO面、优质电影银幕等)，以及毛面反射体(除镜面和朗伯反射体以外的所有其他反射体)。军用目标和背景多属于毛面反射体。上一页返回2.5绝对黑体及其基本定律2.5.1绝对黑体与灰体实验表明，在一个封闭的内能不变的热平衡系统中，各物体单位时间辐射出的能量恰好等于其吸收的能量，即吸收本领大者，其辐射本领也大。二者的比值与物体的性质无关，而只是波长和温度的函数。这就是基尔霍夫定律，其数学形式是下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律式中：γλ，T—物体单位面积、单位波长间隔内所辐射的功率，即辐射度[W/(m2.μm)].αλ，T—其吸收本领(%)。能够在任何温度下全部吸收所有波长辐射(即αλ，T=1)的物体称为绝对黑体，简称黑体。于是，对于黑体，有上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律在光电子学中，绝对黑体是热辐射源的典型代表，这是因它既可作为一种理想的标准辐射源，又能以严格的数学表达式子以描述；而常用的热辐射源(太阳、自炽灯和军用目标/背景等)又至少在某些方面与黑体的辐射规律有相似之处。所以，概略介绍黑体的某些定律，对实际光电成像器件和系统的评价和分析，十分有用。上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律实际上，并不存在理想的“绝对”黑体，但人工制造的近似黑体常被作为辐射源标准。图2-2是一近似黑体。不难想见，若体内壁反射率很小(如涂炭黑后)，则无论在何种温度下，任何波长情况下，光一旦射人腔内，就几乎被全部吸收，或者说，它的吸收本领αλ，T=1.上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律对于非黑体αλ，T永远小于1，因而，对于任何波长，它的辐射度γ'λ，T永远小于同温度下黑体的辐射度γλ，T，二者之比被定义为该物体的辐射本领θλ，T=γ'λ，T/γλ，T=αλ，T。人们把吸收本领及辐射本领与波长无关的非黑体称为灰体。灰体的辐射能量光谱分布曲线与同温度下黑体的曲线相似，只是在各波长上的辐射度均衰减了一个固定的比例aT，于是灰体的辐射度这正是我们首先介绍黑体特性的基本原因之一。上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律2.5.2黑体辐射基本定律理论和实践证明，绝对黑体的特性可用以下四个基本定律子以描述。普朗克黑体辐射方程黑体的光谱面辐射度(W/m2)为式中：λ—波长(m)；h—普朗克常数(=6.6260755X10-34J/s)c—真空中的光速(=3X108m/s)；k—玻尔兹曼常数(=1.380658X10-23J/k)T—绝对温度(K)上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律由于黑体是朗伯辐射源，其面辐射度R=Lλ.π，所以，黑体辐射亮度上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律2.瑞利一琴斯定律对于hγ=hc/λ<<kT，即黑体温度较高，或波长较长时，由式(2-4b)可导出瑞利一琴斯定律式(2-5)在理解3~5μm，8~12μm红外成像评价理论时有实际意义。此时，目标的亮度(Lλ)和温度下，及其亮度对比度和温差对比度，具有同样的量纲和随大气距离衰减的类似规律，图2-3所示的是绝对黑体辐射亮度光谱分布曲线。上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律3.斯蒂芬一玻耳兹曼方程该方程给出黑体辐射的所有波长的总面辐射度R，即式中：，σ—斯蒂芬一玻耳兹曼常数，其值为，σ=2π5k4/15h3c2。式(2-6)的物理意义说明，绝对黑体的总面辐射度与温度的四次方成正比。上一页下一页返回2.5绝对黑体及其基本定律4.维恩位移定律该定律给出黑体辐射光谱峰值面辐射度所对应的波长λm、与其温度T的关系。可以证明这说明，黑体温度愈高，其辐射峰值波长愈移向短波。人们仔细观察火焰时不难发现，随着火焰温度的升高，其颜色将由红一黄一绿一蓝而变化。虽说火焰不是黑体，但现象是类似的。上一页返回2.6常见的辐射源1.钨丝灯及标准光源黑体是最为理想的标准光源，但其结构复杂，且数千度以上温度的黑体难以制造。所以，光度学中规定用灯丝形状简单的、稳定的自炽灯作为标准光源。由于钨丝灯毕竞不是黑体，不能完全用上述普朗克方程来描述其光谱面辐射亮度Lλ；于是，人们引入了“色温”的概念。定义为与自炽灯可见光波段内亮度一样的黑体的温度，即为该灯的“色温”，T色，通常，T色<T，T是白炽灯的实际温度。下一页返回2.6常见的辐射源为了便于比较，国际上把色温为2856K的标准自炽灯，作为进行光度计量的标准光源。采用同一色温(同一光谱辐射度分布)标准光源，使世界各地探测成像器件的统一计量和比较成为可能。上一页下一页返回2.6常见的辐射源2.太阳太阳是光电子学应用中最为重要的辐射源，它近似黑体辐射，且温度T≈5900K，它在地面上产生的辐射照度分别是1390W/m2(平均地一日距离上)，1438W/m2(近日点距离上)和1325W/m2(远日点距离上)；天气晴朗时，地面太阳光照度为1.24X105lx；若F.；代表太阳在大气层外的光谱辐射照度，其在平均地一日距离上的光谱分布如

图2-4所示，图中还给出了太阳位于天顶时，大气的衰减和吸收特性对标准海平面上E的平均影响。上一页下一页返回2.6常见的辐射源从图2-4可以看出，太阳辐射能量的峰值波长在0.51μm(绿光)附近，在可见光波段(0.38-0.76μm)内的辐射能量占总能量的1/2以上。这也许能说明地球上两个有趣的现象，即人眼为什么天生只对可见光辐射敏感?大部分植物为什么在其生长期内会呈现绿颜色?若从达尔文进化论中寻根求源，自然与太阳光谱辐射照度光谱分布的上述特征有关。上一页下一页返回2.6常见的辐射源3.夜天光夜天光是微光夜视技术景物图像的主要辐射源，因此，有必要了解其量级、组成和光谱分布。(1)自然光照度量级(lx)上一页下一页返回2.6常见的辐射源人眼正常读书看报的纸面照度为102~103白天20m以下深海照度≤10-8(2)夜天光的来源(比例)(3)夜天光光谱分布。如

图2-5所示，在夜天光中，红外辐射占据了很大比例。这一客观事实决定了各类微光夜视技术的研究工作方向之一是不断提高器件的红外响应，以充分利用夜天光能量上一页返回2.7激光器原理及其应用激光是现代科学技术的一个重要分支。激光的产生机制是受激间接跃迁(基态一亚稳态一基态)辐射。1925年，人们发明了受激微波辐射器。1960年，美国学者梅曼将此原理推广、并发明和演不了第一台激光器—红宝石固体激光器。由于激光器具有相干性好、单色性强、光束集中等优点，很快在军事、医疗、工业、计量和通信等技术领域里得到广泛应用。社会需求和技术进步又反过来促进了激光学科的深人发展，激光波长在拓展，品种在增多，应用范围在不断扩大，逐步形成为光电子学中的一门独立的重要学科，受到人们的普遍重视。这里，仅就光电子成像技术中应用的激光器原理和性能，做简单介绍。下一页返回2.7激光器原理及其应用2.7.1激光器工作原理图2-6是一台红宝石固体激光器原理示意图。图中，红宝石(Al2O3)晶体作为基质，掺入铬(Cr)离子后，构成了其中的亚稳态能级。基质棒的四周绕有一氙灯放电管，作为泵浦，靠外界电源激发。泵浦光将粒子由基态E0激发到受激态E2，此过程称为“光抽运”(泵浦)。该受激粒子在E2上是不稳定的，寿命很短，不到10-7s，很快会自发地、无辐射地落入亚稳态E1上，粒子处于亚稳态的时间很长，寿命可达10-3s。这种因受激处于亚稳态粒子数增多、基态粒子数减少的现象，称作“粒子数反转”。上一页下一页返回2.7激光器原理及其应用红宝石两端是两个相互平行的反射面，反射率很高。光在两镜面间进行来回反射，且当符合相干条件2nL=Kl时，即可形成持续振荡。这里，L是平面镜间距离或腔长；n是基质折射率；K是多光束干涉级数；l是加强的波长。这种腔叫做谐振腔或共振腔。它使处于亚稳态粒子数累积到足够数量后，在某一瞬时，一并迅速落入基态，引起辐射，并通过其中的一端面反射面(尚有10%透过率)，射出腔外，即产生了激光辐射。上一页下一页返回2.7激光器原理及其应用产生激光的工作物质有固体、液体、气体、半导体多种，但其发射机理大体相同。产生激光辐射的两个基本条件是：(1)工作物质中必须含有亚稳态(长寿命)能级，使受激条件下粒子数的反转成为可能。(2)必须要有一个谐振腔，以使与激光同频率的信号(外来的，也可以是腔内自发的)在腔内谐振，在工作物质中多次往返时，有足够的几率去感应处于粒子数反转态的工作物质，才能产生激光。上一页下一页返回2.7激光器原理及其应用2.7.2激光器技术特点与普通光源相比，激光器具有如下三个特点：(1)光束集中，发散角小，故激光器可作为远距离成像照明光源和激光武器。(2)亮度极高，输出功率最高可达千瓦级，甚至兆瓦级，而其发散角又很小，导致输出亮度极高，在受控状态下，可做成激光武器、微区激光加工设备和医疗机械等。(3)单色性强、相干性高。普通光源，即使用来作为长度标准的氪86之6057A谱线的相干长度也只有数十厘米，而He-Ne激光器的6328A谱线之相干长度可达数十米，甚至数百米。因此，它可作为精度极高的长度计量标准。常见激光器性能见表2-4。上一页下一页返回2.7激光器原理及其应用2.7.3激光器在光电子成像技术中的应用“激光技术”作为一门独立的科学分支已在工业、农业、医疗、军事等领域里得到了广泛的应用。在光电子成像技术领域里，激光器也占据了重要的地位(见本书第九章“激光成像技术”)。这里仅就它在成像技术中的某些应用，做简要介绍。1.激光/微光选通夜视系统利用激光器亮度极高，发散角很小和可脉冲工作等特点，选择光谱与之匹配的微光像管和相应的驱动电路，可做成脉冲选通激光/微光远距离夜视成像系统。由于系统选通工作能克服大气(水/水气)对投射光的逆向散射所造成的视觉背景干扰，从而可在全天候条件下工作，例如，用于大雾、大雨、沙尘飞扬条件下的目标成像，有人已用这类仪器实现夜间远距离观察、飞机驾驶防撞、轮船雾中航行监视、水下探潜和海床勘察等。上一页下一页返回2.7激光器原理及其应用2.激光扫描大屏幕显示激光可作为高强度、高清晰度扫描投影光源。在驱动电路控制下，按扫描工作方式，将代表图像信息的激光光点打在显不屏幕上，构成激光扫描大屏幕显不系统，其特点是亮度高、清晰度好。3.激光刻蚀机、激光打印机和激光视盘将激光受控扫描成像与激光加工技术融于一体，可做成激光图案刻蚀(打印)机，例如，计算机用的光盘及打印机。这些设备的工作原理是：通过计算机控制下的激光束扫描，可以在光盘上刻蚀存储信息、或在纸上打印出文件或照片。上一页返回2.8辐射能在大气中的传播在设计评价光电子成像系统时，必然要涉及辐射能在大气、海水及人体组织等介质中的传播问题。它们对目标辐射能有吸收、散射、透过、衰减等物理作用。应用场合不同，其传播介质的性质往往差别很大，难以一一列举。因此这里仅说明辐射能在大气中传播的一些基本规律和实验结果。2.8.1辐射能在大气中传播的一般规律在真空中(或在近程大气中，大气衰减损失可忽略不计)的条件下，辐射强度为I的光源在距离为R处的景物表面上所产生的辐射照度下一页返回2.8辐射能在大气中的传播进而，若辐射通过一定路程的大气，则部分辐射能将因大气散射和吸收而损失。可以证明，对于单色辐射(例如激光)，有上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播大气透过率Ta是多变量函数，它与辐射波长、路程长度、气压、气温、湿度和大气成分有关。Ta是影响光电子探测和成像仪器实际作用距离的重要参量。因此，在进行光电子传感器光谱响应的选择和改进时，应综合考虑辐射源、大气透过率和探测器三者的光谱分布匹配问题，方能得到最佳效果。大气透过率Ta光谱分布的一个典型实测结果如图2-7所示，由该曲线的走向可以看出。上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播1.大气组分的影响大气对辐射能传播的衰减作用表现在散射损失、吸收损失和反射损失三种物理机制上，因此，式(2-9)中的大气光谱消光指数可被表示为实验测定，大气微粒包括水滴(百雾、降水)、冰粒和尘埃，它们的直径一般不超过100um；大气降水百层的粒子中包括有雨滴、冰粒、雪花和干湿冰雹，其直径均大于100um，有的可达几毫米(如雨滴)、几厘米(如冰雹)。可见在绝大部分(除下冰雹)天候情况下，它们都远远小于微波波长，尤其是对于波长为8.0~1000mm的微波，不存在任何散射和吸收损失，大气透过率为100%。上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播2.大气透过率窗口实验证明，大气透过率损失主要是由H2O，CO2和O2的强烈吸收和散射所造成的。由于它们的存在，构成了一系列大气透过率窗口：包括0.3~1.115um的紫外，可见、近红外窗口；1.0~1.2um，1.5~1.8um，2.0~2.5近红外窗口；3.3~2.2fpm的中红外窗口和8~14um的远红外窗口；以及1.0~1000mm的微波窗口等。不过说它们是“大气窗口”，并不意味着它们对大气的透过率为100%；而是有不同程度的透过率损失(见表2-5)，其中，只有8.0~1000mm的微波窗口透过率为100%。上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播2.8.2水平能见度和消光指数由于大气透过率特性对各类光学、光电成像系统的观测效果有较大影响，所以，一些气象站均有预报“气象能见度”(又叫“水平能见度”)的业务。据了解，他们是通过对一些已知的不同距离的大目标(山峰、烟囱、高楼等)，用人眼或望远镜(消除视角分辨极限影响)透空观察结果而预报的。气象站这样做的理论依据是：被观察目标的亮度B0及其与背景之间的对比度CR随大气衰减系数(消光指数)按负指数规律衰减的自然规律(见第七章)，即上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播距离R处透空目标的对比度由下式计算上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播根据式(2-11)和式(2-12)，令C0=90%(对应于高对比度目标)，t大气=90%(对应非常晴朗的天气)，则可以计算出，经1km，10km，30km，50km和100km大气传输后，该背景透空目标的视在(镜前)对比度分别为0.90，0.349，0.022，0.0052和0.0000266。可见要大幅度提高在地球大气层笼罩下的光学、光电子成像系统作用距离是相当困难的。这就是为什么天文望远镜要放在山顶上?哈勃望远镜放在飞船上?和射电天文望远镜把辐射波段选在2~1000mm的根本原因。上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播以上大气传输特性是人们研制和选用各类光电子探测成像器件的重要依据之一。例如，红外热成像分别选用PbS及InSb探测器(对应于中红外窗口1~4um)和选择TeCdHg探测器(对应于远红外窗口8~12um)；微光管光阴极光谱响应向近红外延伸是为了充分利用夜天光在近红外窗口1.2~1.9um波段内的能量和窗口透过率特性等。在气象学中，通常采用下述衰减系数，经验公式，及其两幅实验曲线，来预报当天的“水平能见距离”尺，即(1)公式：上一页下一页返回2.8辐射能在大气中的传播(2)图2-8给出了可见光大气衰减系数与水平能见度的关系，气象站据此发出当天、当地属于中雾、轻雾、薄雾、霆、轻霆、晴朗、非常晴朗和特}!1晴朗等气象预报信息。(3)图2-9给出不同大气条件下，海平面大气衰减系数随波长变化的近似曲线，据此提供紫外，可见和中红外辐射波段的大气衰减系数及其相应气候条件的评估报告。在以上分析中，若用MTF术语，则认定人眼视角对比度分辨率Cg/C0为2%时，所相应的距离为白昼水平能见距离(km)。上一页返回2.9典型目标的辐射和反射特性人眼直接或借助光电子成像系统所看到的景物、文字、图形及图像均涉及目标的辐射特性和反射特性，例如，红外热像仪分辨的是目标自辐射温度及辐射率对比度分布，而微光夜视仪看到的是夜天光下目标反射的对比度分布；医学成像仪器提供给人眼的是短波辐射线透过生物集体组织的自辐射线对比度分布(见第十六章)。因此，成像工程中所面对的目标的辐射/反射特性千差万别，各有特色，难以一一枚举，只能根据各自的需要，令门搜集、整理或测定具体目标及相关的大气(介质)传输特性。《红外与光电系统手册》中，列举了在不同环境、温度、湿度、观察角等条件下、上千种材料、目标和植被的红外辐射及其他波段的辐射(反射)特性。本节仅列举其中最具普遍意义的一些典型目标的辐射和反射特性。下一页返回2.9典型目标的辐射和反射特性2.9.1典型目标的辐射特性通常，人们把具有一定温度、辐射光谱分布特性与黑体相似的目标视为灰体，其各波长的面辐射度相对于黑体均衰减了同一个比例系数(辐射本领，或辐射率<1)，其中，温度T及其辐射率是该自辐射体目标的两个特性参数。于是可以通过黑体的生个基本定律，近似描述它的辐射特性：即用普朗克黑体辐射方程式(2-2a)，绘制其辐射能光谱辐射曲线；用斯蒂芬一玻耳兹曼方程式(2-6)，计算其总面辐射度；用维恩位移定律式(2-8)，估计其峰值辐射波长。表2-6列举了一些典型自辐射目标的温度及其峰值辐射波长。这里，值得强调的是：上一页下一页返回2.9典型目标的辐射和反射特性(1)所列各值只具有典型平均意义；其具体取值与目标的运动状态、环境温度、湿度、风向、风速及观测方向有密切关系。(2)车船包括：货车、坦克、客车、汽车、机动脚踏车、火车等。(3)舰船包括：航空母舰、导弹舰、货船、汽艇和潜水艇等。(4)战术导弹尾焰包括两部分：热辐射和化学荧光。后者属日盲强紫外辐射源，它的强紫外辐射过程是：由导弹的固体燃料及其氧化剂(铝粉和高氯酸氨)在低空的尾气流与大气混合后，经连续流场发生频繁碰撞引起二次燃烧，进而产生大量的Al2O3粒子，基于这些粒子的化学动力学能量交换过程而导致发出短波紫外辐射，它们的辐射带(nm)包括：308~222(OH)，316~287(CO2)，226~200(CO)，370~250(NO)和437~244(O2)。上一页下一页返回2.9典型目标的辐射和反射特性2.9.2典型目标的反射特性《红外与光电系统手册》给出了很多种目标材料在不同环境条件下的数百条光谱反射特性，作者也曾测试过一些军用目标表皮和建筑材料的光谱反射曲线。概括起来，它们具有以下普遍特征。(1)除反射镜、玻璃、水面、冰面以外，绝大部分目标反射能量的角分布介于毛面和漫射面角分布之间，理想的漫反射面是电影荧幕和镁粉膜，其反射强度角分布服从朗伯定律，即从各方向看去，反射亮度均相同。上一页下一页返回2.9典型目标的辐射和反射特性(2)各种材料在可见光波段的反射率，除在其特征颜色上有一定的反射率外，其他均在百分之几。而进人近红外波段(0.8~2.65um)的反射率均比可见光波段有成倍的增加(20%