红外成像及应用..
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极远红外区 15~103m 根据红外波在大气中的传输特性，又分为三个窗口。
一、前言
1.2.2 红外焦平面阵列探测器 (IRFPA，infrared focal plane array)
IRFPA：
把大量探测器单元，按照一定规则，用先进的微 电子工艺，高密度地集成到一块对红外透明的材料芯 片上，同时将其它必要的信号读出及处理电路，如： 前放，集成到同一芯片或另一其他材料的芯片上，构 成一个既能接收光辐射，又能将光电信号转变为可用 数据输出的整体。
一、前言
1.2.3 表征辐射性质的基本物理量
辐射通量 辐Biblioteka Baidu通量的空间密度F
辐射出射度M
辐射照度E 辐射通量的谱密度M 黑体和灰体
辐射通量(Radiation Flux，单位：W)
单位时间内通过某一表面的辐射能量Q(单位：J)。
辐射通量的空间密度F(单位：W•m-2) 单位时间内，通过单位面积的辐射能量。 当只考虑辐射的发射和入照时，可分别使用辐射出射 度M和辐射照度E。
红外窗口
红外成像
四个区域 三个窗口
短波红外窗口 近红外区 0.76~1.5 0.8~2 m m 红外辐射：从0.76m~1000m的光辐射范围。 中波红外窗口 中红外区 1.5~6 3~5 m m 习惯上，红外波段被划分为：“近”、“中”、“远” 长波红外窗口 远红外区 6~15 8~12 m m 和“极远”四个区域。
辐射出射度M(单位：W•m-2)
单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量。 物理意义：单位波长间隔 (m)内在单位面积 (m2)上的辐 射功率。
辐射照度E(单位：W•m-2) 单位时间内，单位面积上接收的辐射能量。
辐射通量谱密度M
设一个物体的辐射出射度为M，则： M=dM／d M是单位波长间隔中的辐射出射度，是波长的函数， 称为分光辐射出射度，或辐射通量谱密度。
一、前言
1.2 要了解的几个概念
红外射线及大气窗口 红外焦平面阵列探测器 (IRFPA， infrared focal plane array) 表征辐射性质的基本物理量
几个基本的辐射定理
一、前言
1.2.1 红外射线及窗口
红外射线 红外射线是一种与物体的表面温度密切相关的一种 辐射，它是一种看不见、摸不着的一种电磁波。
从维恩位移定律可知：光谱辐射出射度的峰值波长与 绝对温度成反比。温度愈高，峰值波长越短。 根据维恩位移定律，300K室温目标光谱出射度的峰值 约为9.6m，所以8~14m的长波红外成像特别受到重视
1.2.4 基本的辐射定理
基尔霍夫定律(Kirchoff’s Law)
一定温度下，任何物体的辐射出射度与其吸收率的比 值是一个普适函数，只是温度、波长的函数，与物体 的性质无关。
利用这种原理制成的成像器件就是红外热像仪。
一、前言
1.1 红外成像的由来
1800年，英国天文学家W. Herschel发现红外射线；
十九世纪，认识红外辐射的本质，建立基本的辐射定 理；
二十世纪七十年代，红外电荷耦合器件(IR CCD)、阵 列探测器 (Array Detectors) 和扫积型器件 (SPRITE) 等 先进探测器研制成功，红外技术和红外成像进入并发 展到了一个新的发展阶段。
黑体和灰体
绝对黑体：对任何波长的辐射，都能全部吸收的物 体。
黑体：只能吸收某一波长辐射的物体。
灰体：物体的吸收率不随波长而变，且小于1。
一、前言
1.2.4 基本的辐射定理
红外成像原理中要涉及到的几个辐射定理：
普朗克定律
斯蒂芬—玻尔兹曼定律 维恩位移定律 基尔霍夫定律
1.2.4 基本的辐射定理
主要内容
前言 红外成像的发展
红外成像原理
红外焦平面和红外热像仪分类
红外热像仪的应用
红外焦平面阵列和红外成像仪的未来发展方向
市场分析
一、前言
自 然 界 中 一 切 物 体 ， 只 要 温 度 高 于 绝 对 零 度 (273℃)，就总是在不断地发射辐射能（红外线）。
因此，从原理上讲，只要能收集并探测出这些辐 射能，就可以通过重新排列来自探测器的、与景物辐 射分布相对应的信号，形成热图像。 这种热图像再现了景物各部分的辐射起伏，因而 能显示出景物的各部分的特征。
F ,T A ,T E ,T
基尔霍夫定律表明：任何物体的辐射出射度和其吸收率 之比，等于同一温度下黑体的辐射出射度。
二、红外成像的发展
2.1 红外成像系统的分类
根据目前红外热成像系统的发展情况及对今后的预测， 红外热成像系统大致可分为三代：
普朗克定律(Planck’s Law)
以波长表示的普朗克公式为： M
C1 5 e 1
C2 T
1
式中，M表示绝对黑体的光谱辐射出射度（ Spectral Radiant Exitance），单位：W•cm-2•m-1。 表示波长(m)，T表示绝对温度(K)，C1、C2分别 表示第一、第二辐射常数。 普朗克定律给出了绝对黑体辐射的光谱分布规律： 光谱辐射出射度随温度的增加而增加，温度越高，所 有波长上的光谱辐射出射度也就越大。且光谱辐射出 射度的峰值波长随温度的增加而向短波方向移动。
1.2.4 基本的辐射定理
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
在全部波长范围内对普朗克公式积分，得到从黑体单 位面积辐射到半球空间的总辐射功率，即总辐射出射 度的表达式，通常称为斯蒂芬－玻尔兹曼定律：
M M d T 4
0
-2。 M 表示黑体的总辐射出射度，单位 W • cm 由斯蒂芬－玻尔兹曼定律可以看出：黑体的总辐射出 射度与绝对温度的四次方成正比，因此即使温度变化相 =5.669610-8(W•m-2•k-4)，为斯蒂芬-玻尔兹曼常数。 当小，都会引起辐射出射度很大的变化。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律表明了黑体辐射功率和绝对温 度之间的关系，它是通过物体辐射功率测量物体温度的 主要理论依据。
1.2.4 基本的辐射定理
维恩位移定律(Wein’s Displancement Law)
1893年，维恩从热力学理论导出黑体辐射光谱的极大 值对应的波长：max=b／T 式中，b=2897.8m•K。
一、前言
1.2.2 红外焦平面阵列探测器 (IRFPA，infrared focal plane array)
IRFPA：
把大量探测器单元，按照一定规则，用先进的微 电子工艺，高密度地集成到一块对红外透明的材料芯 片上，同时将其它必要的信号读出及处理电路，如： 前放，集成到同一芯片或另一其他材料的芯片上，构 成一个既能接收光辐射，又能将光电信号转变为可用 数据输出的整体。
一、前言
1.2.3 表征辐射性质的基本物理量
辐射通量 辐Biblioteka Baidu通量的空间密度F
辐射出射度M
辐射照度E 辐射通量的谱密度M 黑体和灰体
辐射通量(Radiation Flux，单位：W)
单位时间内通过某一表面的辐射能量Q(单位：J)。
辐射通量的空间密度F(单位：W•m-2) 单位时间内，通过单位面积的辐射能量。 当只考虑辐射的发射和入照时，可分别使用辐射出射 度M和辐射照度E。
红外窗口
红外成像
四个区域 三个窗口
短波红外窗口 近红外区 0.76~1.5 0.8~2 m m 红外辐射：从0.76m~1000m的光辐射范围。 中波红外窗口 中红外区 1.5~6 3~5 m m 习惯上，红外波段被划分为：“近”、“中”、“远” 长波红外窗口 远红外区 6~15 8~12 m m 和“极远”四个区域。
辐射出射度M(单位：W•m-2)
单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量。 物理意义：单位波长间隔 (m)内在单位面积 (m2)上的辐 射功率。
辐射照度E(单位：W•m-2) 单位时间内，单位面积上接收的辐射能量。
辐射通量谱密度M
设一个物体的辐射出射度为M，则： M=dM／d M是单位波长间隔中的辐射出射度，是波长的函数， 称为分光辐射出射度，或辐射通量谱密度。
一、前言
1.2 要了解的几个概念
红外射线及大气窗口 红外焦平面阵列探测器 (IRFPA， infrared focal plane array) 表征辐射性质的基本物理量
几个基本的辐射定理
一、前言
1.2.1 红外射线及窗口
红外射线 红外射线是一种与物体的表面温度密切相关的一种 辐射，它是一种看不见、摸不着的一种电磁波。
从维恩位移定律可知：光谱辐射出射度的峰值波长与 绝对温度成反比。温度愈高，峰值波长越短。 根据维恩位移定律，300K室温目标光谱出射度的峰值 约为9.6m，所以8~14m的长波红外成像特别受到重视
1.2.4 基本的辐射定理
基尔霍夫定律(Kirchoff’s Law)
一定温度下，任何物体的辐射出射度与其吸收率的比 值是一个普适函数，只是温度、波长的函数，与物体 的性质无关。
利用这种原理制成的成像器件就是红外热像仪。
一、前言
1.1 红外成像的由来
1800年，英国天文学家W. Herschel发现红外射线；
十九世纪，认识红外辐射的本质，建立基本的辐射定 理；
二十世纪七十年代，红外电荷耦合器件(IR CCD)、阵 列探测器 (Array Detectors) 和扫积型器件 (SPRITE) 等 先进探测器研制成功，红外技术和红外成像进入并发 展到了一个新的发展阶段。
黑体和灰体
绝对黑体：对任何波长的辐射，都能全部吸收的物 体。
黑体：只能吸收某一波长辐射的物体。
灰体：物体的吸收率不随波长而变，且小于1。
一、前言
1.2.4 基本的辐射定理
红外成像原理中要涉及到的几个辐射定理：
普朗克定律
斯蒂芬—玻尔兹曼定律 维恩位移定律 基尔霍夫定律
1.2.4 基本的辐射定理
主要内容
前言 红外成像的发展
红外成像原理
红外焦平面和红外热像仪分类
红外热像仪的应用
红外焦平面阵列和红外成像仪的未来发展方向
市场分析
一、前言
自 然 界 中 一 切 物 体 ， 只 要 温 度 高 于 绝 对 零 度 (273℃)，就总是在不断地发射辐射能（红外线）。
因此，从原理上讲，只要能收集并探测出这些辐 射能，就可以通过重新排列来自探测器的、与景物辐 射分布相对应的信号，形成热图像。 这种热图像再现了景物各部分的辐射起伏，因而 能显示出景物的各部分的特征。
F ,T A ,T E ,T
基尔霍夫定律表明：任何物体的辐射出射度和其吸收率 之比，等于同一温度下黑体的辐射出射度。
二、红外成像的发展
2.1 红外成像系统的分类
根据目前红外热成像系统的发展情况及对今后的预测， 红外热成像系统大致可分为三代：
普朗克定律(Planck’s Law)
以波长表示的普朗克公式为： M
C1 5 e 1
C2 T
1
式中，M表示绝对黑体的光谱辐射出射度（ Spectral Radiant Exitance），单位：W•cm-2•m-1。 表示波长(m)，T表示绝对温度(K)，C1、C2分别 表示第一、第二辐射常数。 普朗克定律给出了绝对黑体辐射的光谱分布规律： 光谱辐射出射度随温度的增加而增加，温度越高，所 有波长上的光谱辐射出射度也就越大。且光谱辐射出 射度的峰值波长随温度的增加而向短波方向移动。
1.2.4 基本的辐射定理
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
在全部波长范围内对普朗克公式积分，得到从黑体单 位面积辐射到半球空间的总辐射功率，即总辐射出射 度的表达式，通常称为斯蒂芬－玻尔兹曼定律：
M M d T 4
0
-2。 M 表示黑体的总辐射出射度，单位 W • cm 由斯蒂芬－玻尔兹曼定律可以看出：黑体的总辐射出 射度与绝对温度的四次方成正比，因此即使温度变化相 =5.669610-8(W•m-2•k-4)，为斯蒂芬-玻尔兹曼常数。 当小，都会引起辐射出射度很大的变化。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律表明了黑体辐射功率和绝对温 度之间的关系，它是通过物体辐射功率测量物体温度的 主要理论依据。
1.2.4 基本的辐射定理
维恩位移定律(Wein’s Displancement Law)
1893年，维恩从热力学理论导出黑体辐射光谱的极大 值对应的波长：max=b／T 式中，b=2897.8m•K。