红外线技术应用讲解第三章红外辐射源
红外线的应用与原理图
红外线的应用与原理图1. 红外线的概述•红外线是人眼无法看到的电磁波，波长长于可见光，但短于微波。
•红外线具有较强的穿透力，可用于远距离通信和遥控等应用。
•红外线的应用范围广泛，涉及到电子产品、家庭设备、安防系统等众多领域。
2. 红外线的原理•红外线是由物体的热量辐射出来的电磁波。
•所有物体都会辐射红外线，但辐射的强度和频率与物体的温度有关。
•红外线的频率范围通常分为近红外、中红外和远红外三个区域。
3. 红外线的应用3.1 红外线遥控•红外线遥控广泛应用于家用电器、影音设备等产品。
•通过红外线发射器将指令编码成红外信号发送给接收器，控制设备的开关、调节等功能。
3.2 红外线通信•红外线通信被广泛应用于无线传输和传感器网络等领域。
•红外线通信系统包括发射器、接收器和解调器等组件，可以实现高速且安全的数据传输。
3.3 红外线热成像•红外线热成像技术利用物体辐射的红外线进行无接触测温。
•可用于工业监测、建筑检测、医学诊断等领域，具有快速、准确的优势。
3.4 红外线安防•红外线安防系统利用红外线传感器进行入侵检测。
•当有人或物体进入设定的监测区域时，红外线传感器会发出警报信号。
3.5 红外线夜视•红外线夜视技术通过感应环境中的红外线辐射，实现在黑暗环境中的观察。
•主要应用于军事、航空航天以及野外探险等领域。
4. 红外线的原理图•红外线的原理图通常用来说明红外线应用所涉及的电路及组件。
•原理图通常包括红外光源、接收器、控制电路和信号处理等部分。
5. 总结•红外线作为一种无线电磁波，具有很多重要的应用。
•从红外线遥控到热成像，红外线技术在生活中得到广泛的应用。
•通过了解红外线的原理和应用，我们可以更好地理解它的工作原理和使用方法。
红外线的应用及其原理
红外线的应用及其原理1. 红外线的概述•红外线是一种电磁波，波长在可见光波之外，但比微波短的电磁辐射。
•红外线通常被用于遥控、测温、红外摄影、红外夜视等应用领域。
2. 红外线的原理•红外线是由物体的热运动引起的，物体越热，产生的红外线波长越长。
•红外线具有很强的穿透能力，能够穿过大气中的雾、烟和灰尘，但会被大气中的水蒸气吸收。
•红外线的传播速度与可见光相同，均为光速。
•红外线在电磁波谱中的位置介于可见光和微波之间。
3. 红外线的应用3.1 遥控技术•许多电子设备，如电视机、空调和音响，都使用红外线作为遥控信号的传输介质。
•遥控器上的红外发射器发射红外线信号，设备上的红外接收器接收信号并执行相应的操作。
•红外线遥控技术广泛用于家庭娱乐设备和各种电子设备。
3.2 红外测温•红外测温利用物体辐射出的红外线来测量物体的表面温度。
•红外测温仪通过检测红外线的强度和波长，从而确定物体的表面温度。
•这种测温技术广泛应用于工业生产中的温度监测、热成像和火灾预警等领域。
3.3 红外摄影•红外摄影是一种通过拍摄物体反射或辐射出的红外线来获得影像的摄影技术。
•红外摄影可以呈现出人眼无法看到的景象，如草木呈现出的白色、建筑物透明的玻璃等。
•工业无人机、军事侦察和环境监测等领域经常使用红外摄影技术。
3.4 红外夜视•红外夜视技术利用物体辐射的红外线来观察夜间的场景。
•红外夜视仪检测并放大红外线，以帮助人眼观察到夜间的景象。
•红外夜视技术被广泛应用于军事、安防和夜间救援等领域。
4. 红外线的安全性•红外线在一定范围内对人体和环境相对安全。
•但长时间接触高强度的红外线可能对眼睛造成伤害，应注意避免直接注视红外线源。
•正常使用红外线设备不会对人体造成明显的伤害。
5. 红外线的未来发展•随着科学技术的不断进步，人们对红外线应用的需求也在不断增加。
•红外线技术在军事、医学、环境和交通等领域的应用仍有待进一步开发和完善。
•随着红外线传感器和探测器技术的进步，红外线应用的广泛性和效果将得到显著提升。
红外线的原理和应用
红外线的原理和应用1. 红外线的原理红外线是一种具有较长波长的电磁辐射，它位于可见光谱和微波之间。
红外线是由物体分子、原子及跃迁电子所辐射的，其波长范围通常为0.75~1000微米。
红外线以电磁波的形式传播，具有频率低、能量小、穿透力强等特点。
红外线产生的过程主要有两种方式：热辐射和非热辐射。
热辐射是物体由于自身的温度而辐射出的红外光，其强度与物体的温度成正比。
非热辐射是指通过其他方式产生的红外光，如激光、电弧等。
2. 红外线的应用2.1 家庭安防系统•红外线的应用在家庭安防系统中非常广泛。
安装红外线传感器，可以实现对室内外的监控。
一旦有人或物体进入监控区域，红外线传感器就会感应到，并触发相应的警报或录像设备，从而保护家庭安全。
2.2 温度测量和控制•红外线传感器可以用于温度测量和控制。
通过红外线测温仪，可以非接触地测量物体的表面温度。
这对于高温环境或需要避免接触的情况非常有用。
此外，红外线传感器也可以用于温度控制，通过监测物体表面的温度变化，可以及时调节加热或冷却设备，实现温度的控制。
2.3 遥控器•红外线遥控器是我们日常生活中常见的应用之一。
电视遥控器、空调遥控器、车门遥控器等都使用了红外线技术。
遥控器发射器中的红外线LED发射器会发出特定频率的红外线信号，接收器中的红外线接收器则会接收并解码这些信号，从而实现遥控操作。
2.4 红外线成像•红外线成像技术可以用于军事、安防、医疗等领域。
红外线成像仪能够检测物体和环境的红外辐射，通过转化成可见的图像，使人们能够看到正常目光无法观察到的红外线图像。
这对于夜间搜索、火灾检测、病变诊断等具有重要意义。
2.5 热成像•红外线热成像技术可以将物体表面的红外辐射信息转化为热图，用不同颜色表示不同温度区域。
这种技术在建筑、电力、冶金、环保等领域中被广泛应用。
通过热成像技术，可以检测建筑物的热损失、电力设备的运行状态等，为工程和设备维护提供了有力的工具。
3. 总结红外线作为一种非常特殊的电磁波，具有许多独特的特性，使得它在各个领域得到广泛应用。
红外辐射源
任何发射红外波段电磁波的物体均称 为红外辐射源。
一般分为
标准辐射源（黑体） 实用辐射源 自然辐射源
§3.1 黑体型辐射源 一. 黑体型辐射源的用途及理论
用途：作为标准辐射源，广泛地用作红 外设备的绝对标准。
空腔小孔近似为黑体辐射源发射率略小于1 理论研究： 空腔小孔的有效发射率与1的
测温点的选择 （因为黑体内的温度不可能是完全恒温的）
一般规定 圆柱型腔：取腔底部 圆锥型腔：取锥顶点处 球 形 腔：开口的对称中心位置
温度计：一般用热电偶、铂电阻温度计
控温方法：人工控制输入电压 自动电子控温器
（5）光阑
l
2R
圆柱型腔
光阑的使用： 1. 降低了黑体前表面的辐射； 2. 规定了黑体有一定的使用视场。
的抗氧化能力和氧化层不易脱落的性能。 ③材料表面的发射率要高。
能满足上述所有要求的材料不多，实 际中采取一些折中的办法。
对1400K以上，常采用石墨或陶瓷。 对1400K以下，常采用金属，铬镍不锈钢
（热导率好） 对低于600K，用铜制做，热导率较高。
为增加腔的ε：
①对表面粗糙加工
②涂上某种ε高的涂料层（温度不太高时）
工作前需预热。
能斯脱灯有负的电阻温度系数。 （T → 800 c°时，电阻大大减小 ）
使用时电路中需加镇流器。
工作温度：1700—1800K
有效光谱范围： 2—15 μm 发射率：＞１５μm时， ε有所下降。
2~15 μm范围， ε的平均值0.66。
优点：发出的光强度高。 缺点：机械强度低；
空气流动易引起光源温度的变化。
l 2R
圆锥型腔
l 2R
圆柱型腔
红外辐射与红外探测器演示文档
8.3* 红外探测器的性能参数及使用中应注意的事项
8.3.1 红外探测器的性能参数
电压响应、光谱响应、等效噪声功率、比探测率和时间常数等
8.3.2 红外探测器使用中应注意的问题
,T)dT4
8.4.2 红外测温的特点
①反应速度快 ②灵敏度高 ③属于非接解测温 ④准确度高。可小于0.1℃ ⑤可测摄氏负几十度~几千度的范围
8.4.3 热辐射传感器---应用实例 1. 热辐射高温计
具有响应快 热惰性小等优点
主要用于腐蚀性物体及运动物体的高温测量。测量范围在 400℃~3200℃.由于感温部分不与被测介质直接接触，因此误差 较大
①选用探测器时要注意它的工作温度 ②应注意调整好探测器的偏流、偏压，使 其工作在最佳工作状态
③辐射源调制频率应和探 测器的响应频率相匹配 ④探测器存放时要注意防 潮、防振和防腐蚀 ⑤了解探测器的性能指标、 应用范围、和使用条件
8.4 红外测温
8.4.1 红外测温原理
斯忒藩-玻耳
兹曼定律
M eb 0M e(b
中间导体定律：
涂黑金箔
P
RL mV
N
温差电堆：
mV
实体型：多用于测温 薄膜型：多用于标定各 种光源、测量各种辐射 量特 •时间常数较大，被测 辐射变化频率一般在 10HZ以下
3. 热释电型红外探测器
热释电效应：
(a) 恒温下
(b) 温度变化
(C) 温度变化时 的等效表现
热释 电器
RL
红外辐射与红外探测器
（优选）红外辐射与红外探测 器
8.1.2 红外辐射源
第三章-红外吸收光谱分析
第三章红外吸收光谱分析3.1概述3.1.1红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱法又称为分子振动转动光谱，属于分子光谱的范畴，是有机物结构分析的重要方法之一。
当一定频率的红外光照射分子时，若分子中某个基团的振动频率和红外辐射的频率一致，两者产生共振，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，该基团就吸收了这个频率的红外光，产生振动能级跃迁；如果红外辐射的频率和分子中各基团的振动能级不一致，该频率的红外光将不被吸收。
如果用频率连续变化的红外光照射某试样，分子将吸收某些频率的辐射，引起对应区域辐射强度的减弱，用仪器以吸收曲线的形式记录下来，就得到该试样的红外吸收光谱，稀溶液谱带的吸光度遵守Lambert-Beer定律。
图3-1为正辛烷的红外吸收光谱。
红外谱图中的纵坐标为吸收强度，通常用透过率或吸光度表示，横坐标以波数或波长表示，两者互为倒数。
图中的各个吸收谱带表示相应基团的振动频率。
各种化合物分子结构不同，分子中各个基团的振动频率不同。
其红外吸收光谱也不同，利用这一特性，可进行有机化合物的结构分析、定性鉴定和定量分析。
图3-1 正辛烷的红外光谱图几乎所有的有机和无机化合物在红外光谱区均有吸收。
除光学异构体，某些高分子量的高聚物以及一些同系物外，结构不同的两个化合物，它们的红外光谱一定不会相同。
吸收谱带出现的频率位置是由分子振动能级决定，可以用经典力学(牛顿力学)的简正振动理论来说明。
吸收谱带的强度则主要取决于振动过程中偶极矩的变化和能级跃迁的概率。
也就是说，红外光谱中，吸收谱带的位置、形状和强度反映了分子结构的特点，而吸收谱带的吸收强度和分子组成或官能团的含量有关。
因此，红外吸收光谱在化学领域中的应用，大体上可分为两个方面，即分子结构的基础研究和用于化学组成的分析。
首先，红外光谱可以研究分子的结构和化学键。
利用红外光谱法测定分子的键长和键角，以此推断出分子的立体构型；利用红外光谱法测定分子的力常数和分子对称性等，根据所得的力常数就可以知道化学键的强弱；由简正频率来计算热力学函数等等。
红外线的应用与原理图解
红外线的应用与原理图解一、红外线的概述红外线是指波长范围在红光和微波之间的电磁辐射波。
它具有穿透性强、与大气层的吸收较小等特点，因此在各个领域有广泛的应用。
本文将介绍红外线的应用领域和其原理图解。
二、红外线的应用领域1.安防领域：红外线传感器广泛应用于安防设备中，如红外线感应器常用于监控系统中，可以通过检测物体的热辐射来触发报警信号。
2.通信领域：红外线通信是无线通信的一种方式，常见的应用包括遥控器、红外线传输设备等。
通过红外线通信可以实现远距离的数据传输。
3.医疗领域：红外线热成像技术用于医疗诊断中，通过采集人体发出的红外线热能图像来分析人体健康状况，可以在早期发现一些疾病迹象。
4.工业领域：红外线热成像技术在工业检测中有广泛应用，可以对设备的热能分布进行检测和分析，以提高设备的效率和安全性。
5.家电领域：红外线用于智能家居设备中，如智能空调、智能电视等。
通过红外线通信与设备进行交互，实现远程控制和操作。
三、红外线的原理图解以下通过几张图解介绍红外线的原理：图1：红外线的波长范围红外线的波长范围通常在0.7微米（µm）到1000微米（µm）之间，如下图所示：|-----------------|---------------------------------------|可见光红外线图2：红外线的穿透性比较红外线相比于可见光具有较好的穿透性，如下图所示：-----------------------------| | | | |-----|------|------|------|------|-----| | | | |玻璃透明物不透明物人体墙壁图3：红外线传感器的工作原理红外线传感器通过检测物体的热辐射来产生电信号，实现动作触发，下图为红外线传感器的工作原理：|-------------|| 探测器 ||-------------|||-------------|| 红外辐射源 ||-------------|图4：红外线热成像技术原理红外线热成像技术通过采集红外线热能图像来分析物体温度分布情况，下图为红外线热成像技术的原理：|------------------|| 红外相机 ||------------------|||------------------|| 红外辐射物 ||------------------|四、总结红外线作为一种电磁辐射波，具有穿透性强、与大气层的吸收较小等特点，在各个领域有着广泛的应用。
红外线的应用及其原理图
红外线的应用及其原理图红外线的概述红外线（Infrared Rays），简称红外线，是指在光谱中位于可见光和微波之间的一种电磁波。
它的波长范围通常为0.75-1000微米。
红外线具有很多特点，例如穿透力强、不可见、不破坏大气层、不受光线照射干扰等，因此广泛应用于各行各业。
红外线的应用1. 红外线传感器红外线传感器是红外线应用的常见方式之一。
它们基于物体对红外线的反射、吸收和辐射等特性进行工作。
红外线传感器被广泛应用于自动门、自动扶梯、人员计数器、红外线遥控器等设备中。
2. 红外线测温红外线测温技术是一种通过测量物体表面的红外辐射能量来获取物体温度的技术。
它被广泛应用于工业生产、医疗诊断、火灾预警等领域。
红外线测温技术可以非接触、快速、准确地测量物体的温度。
3. 红外线通信红外线通信是一种利用红外线进行数据传输的技术。
它常用于近距离通信，例如无线耳机、红外线遥控器等设备。
红外线通信具有传输速度快、不受电磁干扰、保密性好等优点。
4. 红外线成像红外线成像技术利用物体辐射的红外能量来进行图像的采集和处理。
它被广泛应用于军事侦察、安防监控、医学诊断等领域。
红外线成像技术可以检测到物体表面的温度分布，并生成热像图。
5. 红外线热成像红外线热成像技术是通过测量物体表面的红外辐射能量来获取物体温度分布的技术。
它被广泛应用于建筑能效评估、电力巡检、工业设备维护等领域。
红外线热成像技术可以快速、准确地检测到热点和异常温度区域。
红外线的原理图红外线的原理图如下所示：•红外线发射器：将电能转换为红外线辐射能量。
•红外线接收器：将红外线辐射能量转换为电能。
•控制电路：控制红外线发射器和接收器的工作状态。
•传感器：用于检测待测物体的红外线信号。
•处理器：对传感器获取的红外线信号进行处理和分析。
总结红外线作为一种特殊波长的电磁波，在科技发展中发挥着重要的作用。
它被广泛应用于各种领域，如传感技术、测温技术、通信技术、成像技术等。
神奇的热辐射了解红外线的特性与应用
神奇的热辐射了解红外线的特性与应用神奇的热辐射——了解红外线的特性与应用热辐射是指物体因对外界的热能传递而发出的电磁辐射。
其中，红外线作为热辐射的一种重要形式，具有独特的特性和广泛的应用。
本文将从红外线的起源与发现、特性、应用等方面进行讨论，带您一起探寻这神奇的热辐射。
一、红外线的起源与发现红外线的起源追溯到19世纪初期。
在1800年，德国物理学家赫歇尔·斯佩特尔（Friedrich Wilhelm Herschel）通过实验发现，在太阳光谱的红色部分以外，还存在一种不可见的辐射。
这种辐射被人们称为红外线。
二、红外线的特性红外线的波长范围在0.75微米至1000微米之间，处于可见光和微波之间。
相比于可见光，红外线具有以下特性：1. 红外线能够穿透空气和一些透明材料，如玻璃和塑料。
2. 红外线能够被大多数物体吸收、反射或传输。
不同物体对红外线的吸收和反射程度不同，因此可以通过红外线热成像来分析物体的不同特性。
3. 红外线是无辐射电磁波，对人体无害，因此在医疗、安防等领域广泛应用。
4. 红外线具有热测量的能力，可以通过红外测温仪等设备来测量物体的温度。
三、红外线的应用领域1. 红外线通信：红外线可以将信息以光的形式传输，例如遥控器、红外线数据传输设备等。
在短距离的通信中，红外线通信具有低功耗、低干扰等优势。
2. 红外线热成像：通过红外线热成像技术，可以显示物体的热分布情况，辅助诊断疾病、检测异常发热等。
在建筑工程、电力设备、机械设备等领域也广泛应用于故障检测和维修。
3. 红外线测温：利用红外线测温仪，可以非接触地测量物体的温度。
广泛应用于工业、冶金、医疗等领域，实现了高温、低温等特殊环境下的精准测温。
4. 红外线安防：通过红外线监控设备，可以实时监测并捕捉到人体的热能，用以预警、监控和防范。
在银行、商店、机场等公共场所起到了重要作用。
5. 红外线夜视：红外线夜视技术利用物体自身的热辐射，通过增强显示器将其转化为可见光，从而实现在黑暗环境中看清目标。
第三章-红外吸收光谱分析-1
由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的 整数倍，而是略小一些。
HCl的基频峰和倍频峰
基频峰（V0→1） 二倍频峰（ V0→2 ） 三倍频峰（ V0→3 ） 四倍频峰（ V0→4 ） 五倍频峰（ 0→5 ）
折合质量μ的影响
对于相同化学键的基团，波数与折合 质量μ平方根成反比。例如C-C、C-O、 C-N键的力常数相近，但折合质量不同。
μ ： C-C < C-N < C-O 1430 cm-1 1330 cm-1 1280 cm-1
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.3 多原子分子振动
在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基 态（ V =0）跃迁至第二激发态（ V =2）、第三激 发态（ V =3），所产生的吸收峰称为倍频峰。
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差 频峰（ 1-2，21-2， ）等，这些峰多数很弱， 一般不容易辨认。
倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。
通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在 另一些波数范围内仍然较强，用仪器记录该试 样的红外吸收光谱，进行样品的定性和定量分 析。
第三章 红外吸收光谱分析
3.2 基本原理 3.2.2 双原子分子的振动
红外光谱是由于分子振动能级的跃迁（同时伴有转动能级跃迁） 而产生，即分子中的原子以平衡位置为中心作周期性振动，其振 幅非常小。这种分子的振动通常想象为一根弹簧联接的两个小球 体系，称为谐振子模型。这是最简单的双原子分子情况，如下图 所示。
EL=hL 产生红外吸收光谱的第一条件为：
EL =△Ev hL = △Vh 即 L= △V
红外线的原理及应用
红外线的原理及应用红外线的定义红外线是一种电磁辐射，波长较长，频率较低，无法被人眼所感知。
它主要分为近红外线、中红外线和远红外线三个波段。
红外线的原理红外线的产生是由物体内部的分子或原子进行振动引起的。
一种常见的产生红外线的方法是利用电流通过一个导体，使导体发热并产生红外线。
红外线的应用红外线具有许多应用，以下是一些常见的应用场景：1.安防系统：红外线被广泛应用于安防系统中。
红外感应器可以检测到人或物体的热辐射，从而实现入侵报警和监控系统的触发。
2.温度测量：红外线测温技术可测量物体表面的温度。
通过红外测温仪，可以在不接触物体的情况下，准确地获得物体的热量信息。
3.遥控器：红外线也被用于遥控器中，例如电视遥控器和空调遥控器。
遥控器通过发送特定频率的红外信号来控制相应设备的操作。
4.生物医学：在医疗领域中，红外线用于非接触式测量人体温度。
此外，红外线成像技术也被用于疾病诊断和治疗的过程中。
5.红外摄影：红外线摄影是一种特殊的摄影技术，能够捕捉到不同于肉眼所能看见的景象。
通过使用红外滤镜，摄影师可以拍摄出具有独特效果的照片。
6.环境监测：红外线传感器可用于检测和监测环境中的一些特定因素，如气体浓度、水质、空气质量等。
这对于保护环境、提供更好的生活条件具有重要意义。
7.工业检测：在工业领域中，红外线被用于检测物体的质量、位置和形状等参数。
例如，在生产线上使用红外线传感器检测产品的缺陷和错误。
8.红外通信：红外线还可以用作短距离通信的一种手段。
通过红外线通信设备，例如红外线遥控器、红外线数据传输器等，可以在近距离快速传输数据。
以上仅是红外线应用的一些典型例子。
随着科技的不断发展，红外线的应用将会更加广泛，为我们的生活带来更多的便利和安全性。
总结红外线作为一种电磁辐射，具有广泛的应用领域。
从安防系统到医疗和摄影，从工业检测到环境监测，红外线技术正在改变我们的生活和工作方式。
随着技术的进步和创新，我们可以期待红外线在未来的更多领域中发挥更重要的作用。
红外辐射源
红外辐射源
红外辐射源是指能够向周围发射红外辐射的物体、设备或器件。
红外辐射指的是波长在760纳米到1毫米之间的电磁辐射，属于可见光下方的光谱范围。
红外辐射源广泛应用于各个领域，包括科学研究、医疗诊断、工业制造、安全监测等。
常见的红外辐射源包括：
1. 红外激光：利用半导体或固体材料产生红外激光，具有高功率、高亮度和狭窄的光束特性，适用于激光照明、遥感、光纤通信等领域。
2. 红外灯泡：利用特殊材料和电加热技术产生红外辐射，广泛应用于室外照明、夜视设备、红外摄像等领域。
3. 红外辐射加热器：通过将电能转化为红外辐射能量，实现对物体的局部或整体加热，常用于工业加热、食品加热、烘干等应用。
4. 红外辐射传感器：利用物体所发射的红外辐射特征，实现对温度、运动、人体识别等信息的检测和测量，被广泛用于温度测量仪器、红外图像设备、家用电器等领域。
总之，红外辐射源在现代科技中起着重要的作用，为各种应用提供了丰富的光学能源。
红外线感应工作原理
红外线感应工作原理红外线感应是一种通过红外线传感器来检测和感知目标物体的技术。
红外线（Infrared radiation）是一种电磁辐射，波长范围在700纳米到1毫米之间，处于可见光的下方。
红外线感应工作原理如下：1. 红外辐射源：红外线传感器需要一个外部红外辐射源发出红外线。
通常使用红外LED或红外激光二极管作为红外辐射源。
红外辐射源的波长通常在850纳米到950纳米之间，这个波长是红外线传感器最敏感的波长。
2. 目标物体反射：红外辐射源发出的红外线照射在目标物体上，目标物体会吸收、折射和反射红外线。
当目标物体的温度不同于周围环境时，会有红外辐射被目标物体发射出来，这被称为热辐射。
3. 接收器：红外线传感器中的接收器用于接收并测量目标物体反射回来的红外线辐射。
接收器通常是一种特殊的光敏元件，如晶体管或光敏二极管，可以通过在电流或电压的变化中测量红外光的强度。
4. 信号处理：红外线传感器在接收到红外线辐射后，将其转化为电信号。
电信号经过放大、滤波、模数转换等处理后，可以得到目标物体反射红外线的强度、频率和波形等数据。
5. 检测距离：根据反射红外线的强度，可以计算出目标物体与传感器的距离。
通常情况下，反射红外线的强度与目标物体之间的距离成反比关系。
因此，通过检测反射红外线的强度，可以确定目标物体与传感器的距离是否在某个预设的范围内。
6. 输出信号：基于对检测距离的判断，红外线传感器可以产生不同的输出信号。
当目标物体与传感器的距离在设定范围内时，传感器输出一个逻辑高电平，表示目标物体存在。
当目标物体超出设定范围时，传感器输出一个逻辑低电平，表示目标物体不存在。
红外线感应广泛应用于不同领域，如安全系统、自动化控制、距离测量和机器人导航等。
在安全系统中，红外线感应可以用于检测人体活动，如门禁系统和监控系统。
在自动化控制中，红外线感应可以用于监测物体的位置、速度和流量等。
在距离测量中，红外线感应可以通过测量反射红外线的强度来计算目标物体与传感器的距离。
红外辐射和辐射源
高级红外光电工程导论中科院上海技术物理研究所教育中心序言 (4)第一章红外辐射和辐射源 (8)1． 1 红外光谱 (8)1． 2 辐射测量术语 (9)1．2．2 辐射亮度和理想朗伯体辐射计算 (10)1． 2．3 波段辐射量和光谱辐射量 (13)1． 3 点源和面源 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
1． 3．1点源产生的辐照度 : (14)1． 3．2面源产生的辐照度 (14)1．3．3 计算实例 (16)1． 4 辐射基本定律 (17)1． 4．1 辐射体的分类 (17)1． 4．2 热辐射定律 (18)1．4．2．1 基尔霍夫定律、比辐射率定义 (18)1．4．2． 2 普朗克定律 (20)1．4．2．3 斯蒂芬-波耳兹曼定律 (22)1．4．2． 4 维恩位移定律 (22)1．4．2． 5 微分辐射亮度 (23)1． 4．3 比辐射率 (25)1．4．3． 1 黑体、灰体和选择性辐射体 (25)1．4．3． 2 常用材料的比辐射率 (26)1.5 黑体型辐射源 (29)1． 5．1 黑体和黑体型辐射源 (29)1． 5．2 黑体腔的有效比辐射率 (30)1． 5．3 典型黑体辐射源的结构 (32)1． 6 红外辐射源 (34)1． 6． 1 标准辐射源和工程用辐射源 (34)1． 6．2 自然辐射源 (35)1．6．2．1 太阳 (36)1．6．2． 2 地球表面 (36)1．6．2．3 天空 (37)1．6．2． 4 外层空间 (39)1．6．2． 5 月球、行星和恒星 (40)1.7 目标辐射特性 (41)1． 7．1 有动力飞行器 (41)1．7．2 人体 (44)1． 7．3 地面车辆 (44)1． 8 红外辐射在大气中的传输 (44)1． 8．1 大气传输过程 (44)1． 8．2 大气吸收 (45)1． 8．3 大气散射 (46)1． 8．5 辐射大气传输的计算 (50)1. 8. 6 L0WTRAN7介绍 (51)1 ．8．6． 1 基本输入参数 (51)1 . 8. 6. 2 气溶胶参数 (56)1 . 8. 6. 3 路径、波长参数 (57)序言红外线是电磁波谱的一个部分，红外系统是用于红外辐射探测的仪器。
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• 4．腔体的温度控制和测量 • 5．降低黑体前表面的辐射
• Байду номын сангаас限制光阑
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三、等效辐射
黑体
探测器等
l 设图中虚线为“光轴”，光光阑阑孔面积为AS，其法线与光轴的夹角为ΘS；探测器
接收辐射面面积为AD，其法线与光轴的夹角为ΘD，则
黑体辐射经光阑后的辐射强度：
I L A sc o ss M bA sc o ss0T 4A sc o ss
黑体在探测器表面产生的辐照度：
探测器接收辐射功率(θs = θd =0)：
EIco l2 sd0 lT 24A scosscosd PEAd 0lT2 4 AsAd 16
四、黑体的鉴定
• 对于实际的黑体，要根据有关热辐射理论，按各项技术 指标，认真地进行鉴定，以确定它与理想黑体的偏离程 度。
•则
0 '0 ( 1 K ) 0 .9 5 1 .0 2 3 5 0 .9 7 2 13 32 5
• (4)计算黑体的有效发射率
二、实际黑体的结构及分类
• 实际黑体，俗称黑体炉。其结构如图：
结构组成：
• 黑体芯子 • 加热绕阻 • 测量与控制腔 体温度的温度计 和温度控制器
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• 按其工作温度来分可分为三类：
• 首先，从理论上，根据相关理论，由腔体的形状、尺寸 及温场分布来计算它的发射率，以估计它与理想黑体的 偏离程度。
• 其次，对其性能进行实际测试。
• 首先，检测黑体腔内温度的均匀程度(<1K)。
• 其次，检测温度其稳定性(<0.5K/4H)。
• 第三，检测实际黑体与斯帝芬-玻尔兹曼定律的符合程度。
考虑到环境温度T0，则探测器上 接收到的黑体的辐射功率为：
0
1(1)
A St
A S0
1
SAt
A St
'0(1K)
• 其中
K
(1)
A St
A S0
'0
1
A St
A St
11
曲线表示了 ' 0 与A/St的关系.
12
• 利用上面两图可计算实际黑体的发射率:
• (1)由黑体的L/R从图A中得到A/ST的值; • 如设为圆锥腔L/R=20,查图得A/ST=0.05
5
灰体？
• 灰体的发射率Ε也是与温度和波长无关的常数，只不过Ε＜1。 • 辐射体分为三类
• 黑体 • 灰体（实际黑体可看作发射率接近于1的灰体）
• 自然界中，大地、空间背景、人体（皮肤）、无动力空间飞行器、喷气式飞 机尾喷管等辐射体都可看作灰体。
• 选择性辐射体
• 发射率不是常数，与波长有关，是波长的函数。
• 3.5 汞灯
• 3.6 发光二极管
• 3.7 红外激光器
• 3.8 太阳辐射
• 3.9 月球
• 3.10 地球
• 3.11 人体
3
3.1 黑体 (BLACK BODY)
4
• 3.1.1 理想黑体
• 理想黑体：
• 黑体的吸收率Α=1
• 物体发射率定义为
光谱发射率定义为 • 根据基尔霍夫辐射定律
F(x,)g2(11g2)g2
• 锥型腔： • 柱型腔： • 球型腔：
A
1
g(
)g(1g)
St g 1g2
A1g( 1 )1g(1g) St 2 1g 2
SAt g2(112g2)g2
9
1/g
可见,L/R一定时,比较 A/St: 球形腔最小,圆锥腔 最大,而圆柱腔居中!
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• 将F(X,Ω)用A/S0表示,则实际黑体的发射率公式可以写成
'0
• (2)由图B查找相应的
'0
• 设材料的发射率为0.5,则 =0.95
• (3)由图A得到K的值 • 由于L/R>>1,则A/S0的值与球形腔的A/ST的 值相同,则K表达式中的(A/ST-A/S0)的值则为
图上K 两曲 ( 线1 的0 差.5 值) ,对0 .于0 4 本7 例 约0 .为0 2 03 .05 47;
• 低温黑体：小于100ºC • 中温黑体：100~1000ºC • 高温黑体：1000ºC以上。
• 设计制作黑体时应考虑以下问题：
• 1．腔形的选择 • 球型、锥型、柱型
• 2．对腔芯材料的选择(好的热导率、高的抗氧化能力或氧化层不易脱落、高 发射率) • 低于600K可选用铜； • 1400K以下可选用铬镍不锈钢； • 高于1400K用石墨或陶瓷。
红外线技术应用讲解 第三章 红外辐射源
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• 原则上说，凡是温度高于绝对0度的物体都是红外辐射源。 • 可分为人工辐射源和自然辐射源；又可分为相干辐射源和非相干辐射
源。 • 本章主要介绍红外辐射实验或红外技术研究中常用的辐射源。
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本章目录
• 3.1 黑体
• 3.2 能斯特灯
• 3.3 硅碳棒
• 3.4 钨带灯
(T ) M (T )
M b (T )
(T )
M (T ) Mb (T )
M(T)：T温度下的 辐射度;
Mb(T)黑体在T温度 下的辐射度。
• 基尔• 霍任夫何辐物体射的定(发律射,的率T 另等)一于 描它M 在述相形同(式T 温：)度和 相M 同条件(T 下)的 吸收率(。,T)
M b(T) E (T)
P0(Tl42T04) AsAd
1. 测量探测器信号与AS的关系 2. 测量探测器信号与L2的关系
3. 测量探测器信号与T4的关系
性能较好的黑体应得到很好的线性关系(尤其2, 3)，通过测量其 斜率可得到Σ的实验值，可将其与斯帝芬-玻尔兹曼常数比 17 较。
• 三者发射率的比较（如图）
• 3.1.2 实际黑体
一、实际黑体的发射率
• 吸收率Α接近于1。
• 用其作为标准来校正其它红外辐射源或红外系统。
• 基尔霍夫定律证明密闭空腔内的辐射就是黑体的辐射。
• 腔体辐射理论是制作黑体源所涉及的基础，主要有古费 （GOUFFÉ）理论、德法斯（DEVOS）理论等。
• GOUFFÉ在1954年提出了一个计算开孔空腔有效发射率的
St
表达式：
A
0
1
(1
)
A St
F
(x,
)
1
A St
A St
其中ε是腔内表面的发射率；A是开孔面积；St是腔体内表面总面积(包
括A)。F(x,Ω)是与开孔相对于腔底的立体角有关的一个值。
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F ( x , ) 1 c o s d 1 0 2 d 0 0 c o ss i n d s i n 2 0 R 2 / ( L 2 R 2 ) • 常用的腔型有：球型腔、锥型腔、柱型腔。 • 设G=R/L<<1为腔的几何因子，则