理論基礎(chǔ)

紅外測溫原理的理論基礎(chǔ)是普朗克定律。

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大氣對紅外熱像儀測溫的影響的主要是大氣衰減和大氣自身紅外輻射。

大氣衰減

氣體對紅外輻射的吸收、懸浮微粒散射紅外輻射以及背景輻射對探測器的干擾等。

氣體對紅外輻射的吸收

氣體分子對紅外輻射的吸收是造成紅外輻射衰減的主要原因之一。對紅外輻射又吸收作用的有臭氧、CO、NO2、水蒸氣、CO2等。在近地面進(jìn)行紅外測量時(shí)，水蒸氣和二氧化碳的含量對大氣對紅外輻射的影響占主要作用。水蒸氣的吸收波段較多，作用也較強(qiáng)，其主要作用波段在0.94μm、1.14μm、1.38μm、1.88μm、2.7μm、3.2μm、3.7μm、6.3μm等波長。二氧化碳在2.7μm、4.3μm、15μm處的紅外吸收性能也較強(qiáng)。雖然水蒸氣和二氧化碳的占大氣總量的比例很少，但是由于水蒸氣跟CO2很容易產(chǎn)生，所以他們基本上決定了大氣的紅外透過特性。

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影響紅外熱像儀測溫精度的因素很多，不過綜合起來分為內(nèi)因和外因兩方面。內(nèi)因是探測器本身測溫能力，外因是外界對紅外探測器的干擾程度。

首先談內(nèi)因：

探測器本身靈敏度

探測器本身對于紅外輻射的靈敏度像差很大，一般來講INSB>MCT>PBS。

是否對探測器制冷

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?紅外熱像儀原理是紅外熱像儀利用紅外探測器讀取被測物表面紅外輻射率分布，通過普朗克定律將輻射率換算成溫度數(shù)值，并根據(jù)被測物的溫度分部規(guī)律，將溫度數(shù)值并轉(zhuǎn)換成人眼可識(shí)別的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的一套科學(xué)方法。

測溫原理

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本文通過實(shí)驗(yàn)探索被測目標(biāo)發(fā)射率與測溫精度的關(guān)系。

測溫實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)使用近距離探測，因而可以忽略大氣衰減，把被測物表面看做滿足灰體模型，抵達(dá)紅外探測器的輻射總能量應(yīng)為被測物紅外輻射的能量與目標(biāo)反射的環(huán)境輻射能量之和，以此我們立式1 ：
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紅外鏡頭是為紅外熱像儀提供成像類光學(xué)部件，紅外熱成像儀鏡頭的質(zhì)量直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實(shí)現(xiàn)和果。

紅外熱像儀的光學(xué)成像物鏡將工作波段內(nèi)的輻射收集起來，并聚焦到探測器上。在可見光波段，玻璃是很好的投射材料，但是在中波、長波紅外波段，這種材料是不透明的，因此常選用鍺、硅等晶體材料，而且為了提高透射率，還需要鍍上一層增透膜，這些材料和膜層如同濾光片一樣，將鏡頭透過的波長限制在一定的范圍內(nèi)。

紅外光學(xué)成像物鏡的作用:過濾、截至可見光同時(shí)，允許通過紅外線。通過它在可見光、紅外線并存的環(huán)境中把紅外線分離出來。加紅外透鏡過濾可見光從而得到純正的紅外效果。

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紅外探測器是一種對紅外輻射敏感的器件,它將紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，是紅外熱像儀成像系統(tǒng)中的核心，也是紅外技術(shù)尖端的領(lǐng)域。紅外探測器的發(fā)展水平直接決定了紅外熱像儀的測溫精度跟測溫速度。 不同探測器對紅外輻射的響應(yīng)度不同，有些探測器對某些波長紅外輻射的響應(yīng)較低，這主要是由于探測器材料對不同波長的紅外輻射的反射和吸收存在差異。 目前在TELOPS紅外成像儀中使用的斯特林制冷焦平面陣列（FPA）探測器一般工作在3μm~5μm，7.7μm~11.8μm波段，探測器材料為MCT和InSb。

1.紅外探測器分類

自上世紀(jì)以來，紅外探測器的研發(fā)蓬勃發(fā)展，目前各大廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了種類繁多的紅外探測器，根據(jù)紅外線探測器的不同特性也有不同的分類方法。根據(jù)探測器響應(yīng)波長，可以分為近紅外、中紅外、長波紅外和遠(yuǎn)紅外探測器；根據(jù)工作溫度，可以分為致冷型和非致冷型紅外探測器；其中制冷型又可分為半導(dǎo)體制冷,液氮制冷；根據(jù)探測器結(jié)構(gòu)可分為單元（測溫儀）、線陣和焦平面紅外探測器；就探測機(jī)理而言，又可分為光子和熱敏紅外探測器，本文主要以探測機(jī)理為分類方式： … 閱讀全文 →