红外成像原理 ppt
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红外成像原理教学课件
疾病诊断
红外成像技术能够无创、无痛地 检测人体组织的温度和热分布， 辅助医生诊断疾病，如乳腺肿瘤 、甲状腺疾病等。
康复治疗
红外成像技术能够促进血液循环 、缓解疼痛、加速伤口愈合等， 在康复医学领域得到广泛应用， 提高康复治疗效果。
总结与展望
06
红外成像技术的发展历程和现状
红外成像技术的起源
自20世纪初，人们开始研究红外辐射的原理和应用，逐渐发展出 红外成像技术。
越好。
红外成像系统的性
03
能指标
分辨率和灵敏度
分辨率
分辨率是红外成像系统能够区分最小 温差的能力，通常以角度或像素表示 。高分辨率图像能够提供更丰富的细 节信息，有助于识别目标。
灵敏度
灵敏度是指红外成像系统在给定噪声 条件下能够检测到的最小温差或辐射 功率。高灵敏度的系统能够在低辐射 条件下工作，提高图像质量。
多光谱和超光谱成像
总结词
多光谱和超光谱成像技术能够提供更丰富的光谱信息，有助于区分不同类型目标、提高伪装识别能力和环境感知 能力。
详细描述
多光谱成像技术通过获取不同波段的红外辐射信息，能够区分不同类型目标，如生物目标、化学物质等。超光谱 成像技术则能够在更窄的波段内获取连续的光谱信息，提供更丰富的细节和特征信息，有助于提高对复杂环境的 感知和理解。
红外成像技术的实
05
际应用案例
军事领域的应用案例
目标检测与跟踪
红外成像技术广泛应用于军事侦察、导弹制导、无人机侦查 等领域，能够快速准确地检测和跟踪目标，提高军事行动的 效率和准确性。
夜视与导航
在夜间或低光照条件下，红外成像技术能够提供清晰的目标 图像，为军事人员提供可靠的夜视和导航支持，提高作战能 力。
红外热成像技术PPT课件
2021/6/18
第13页/共41页
内脏神经分布与皮肤区域的对应关系判断病变部位
• 颈段脊髓(C1-4:颈部;C5-T2:上肢) • 胸段脊髓(T1-5:气管,肺，心脏。T5-10:肝、胆、胰、
食管、胃、肠。T10-L2:肾、肾上腺、前列腺、膀 胱、尿道) • 腰骶段脊髓(L1-2、S2-5:子宫、睾丸、降结肠、直 肠;L1-S5:下肢)
第10页/共41页
正常人体热态分布特征1
• 1.人体各部位热态变化规律:头颈部热态分布最高， 上肢高于下肢，四肢近端高于远端，躯干背面高 于腹面，左胸高于右胸，下腹部高于上腹部，肝 区高于脾胃区，骨突部位等处较低。
• 2.组织结构热态变化规律:脂肪组织呈低温，肌肉 组织越厚温度越低，表浅脏器热度分布高于深层 器官，大血管通过区热态增高，动脉高于静脉。 体表温度是不稳定的，特别是皮肤温度，容易受 环境温度、衣着等条件的影响，温度波动的辐度 也大，不同部位存在差异。体核温度比体表温度 高、稳定，不同部位虽然有差异，但都能维持在 一个恒定的范围。
性化锻炼。
2021/6/18
第19页/共41页
结构与功能
• 1 MRI，CT，B超，X光片等是以结构诊断为主体 的影像学。
• 2 红外热像提供的温度分布图，属于功能影像范 畴。
• 3 应强调功能影像，结构影像综合分析。 • 4 疼痛科应从功能障碍诊断评估入手，寻找病理
性结构改变依据，以功能改善恢复为目的。
2021/6/18
第37页/共41页
需要强调
• 红外热像仪并不是万能的！它只是一个先进的 热像测温工具，它所能表达的是与热相关的因素， 而对于深部解剖复杂的某些组织或器官疾病，由 于热信号的衰减和干扰，表达是困难的。即便是 优势应用领域，也必须和其它影像和临床结合分 析，才能进行正确客观的诊断。
红外成像原理42页PPT
文物鉴定
医学
军事
数据传输
8
红外成像的原理
一、红外线的特性 又称红外辐射，是指波长为0.78~1000
微米的电磁波。其中波长为0.78~2.0微米的 部分称为近红外，波长为2.0~1000微米的部 分称为热红外线，也就是我们熟悉的中远 红外光；
9
红外成像的原理
红外辐射普遍存在于自然界：
任何温度高于绝对零度的物体（人体、冰、 雪等）都在不停地发射红外辐射。
精确测量目
标与观察者 之间的距离
探测距离为1220米时的选通时序图
34
主动式红外成像系统
如何减小大气后向 散射影响？
选通技术
通过发射脉冲时序 配合，使变像管在接 收观察目标反射回来 的红外辐射时工作。
32
主动式红外成像系统
探照灯：短脉 冲红外激光
＋
红外变像管： 加选通电极
33
8微秒
脉冲光源 照明输出
后向散射辐射 目标反射辐射
减少大气后 向散射对红 外图像对比 度和清晰度
的影响
选通脉冲
1～2.5
3～5
8～14
12
红外成像系统
红外成像系统
主动式红外成像系统 （红外夜视仪）
利用不同物体 对红外辐射的 不同反射
被动式红外成像系统 （红外热像仪）
利用物体自 然发射的红 外辐射
13
被动式红外成像系统
红外热像仪
自然界中，一切物体都可以辐射红外线， 因此利用探测仪测定目标的本身和背景之 间的红外线差并可以得到不同的红外图像， 热红外线形成的图像称为热图；
荧光屏
电子光学系统
通常变像管的光阴极采用对近红外敏感
（0.8～1.2um）的银氧铯光敏层，电子光学部
红外基本原理介绍-PPT
– 她们之间得绝对温度四次方之差(T4hi - T4lo)、 – 并依赖于:
• 物体材料, • 物体表面特征, • 表面朝向, • 物体表面几何结构, • 物体温度 • 红外波长、
Friday,
December 29,
8
2023
红外辐射
和可见光一样,红外辐射可以:
从物体表面反射、 被物体吸收、 穿透物体
– 对于灰体 : e < 1, e = 常数
• 一个发射率 < 1 得物体,并且随波长变化称之为实体、
– 对于实体: e < 1, e = f(l)
Friday,
December 29,
17
2023
高温物体得普朗克定律
黑体辐射
可见光
Friday, December 29, 2023
波长
19
低温物体得普朗克定律
Friday,
December 29,
6
2023
– 热能通过三种方式传递、 • 传导 – 固体、 • 对流 – 液体和气体 、 • 辐射 – 不需要媒介、
Friday, December 29, 2023
对流
传导
热传递
辐射
7
热传递
• 热量通常就是从高温处传到低温处,从而使得物体间温度升高或者降低、 • 通过热辐射传递得能量为:
W
Friday, December 29, 2023
T
22
大气吸收
• 我们认为大气应该就是透明得
– 我们能看见可见光 – 大气对于可见光就是透明得
• 但就是大气对于所有波段并不就是透明得、
Friday,
December 29,
23
2023
• 物体材料, • 物体表面特征, • 表面朝向, • 物体表面几何结构, • 物体温度 • 红外波长、
Friday,
December 29,
8
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红外辐射
和可见光一样,红外辐射可以:
从物体表面反射、 被物体吸收、 穿透物体
– 对于灰体 : e < 1, e = 常数
• 一个发射率 < 1 得物体,并且随波长变化称之为实体、
– 对于实体: e < 1, e = f(l)
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December 29,
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高温物体得普朗克定律
黑体辐射
可见光
Friday, December 29, 2023
波长
19
低温物体得普朗克定律
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– 热能通过三种方式传递、 • 传导 – 固体、 • 对流 – 液体和气体 、 • 辐射 – 不需要媒介、
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对流
传导
热传递
辐射
7
热传递
• 热量通常就是从高温处传到低温处,从而使得物体间温度升高或者降低、 • 通过热辐射传递得能量为:
W
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T
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大气吸收
• 我们认为大气应该就是透明得
– 我们能看见可见光 – 大气对于可见光就是透明得
• 但就是大气对于所有波段并不就是透明得、
Friday,
December 29,
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2023
《红外成像技术》课件
缺点
价格较高
红外成像技术设备较为昂贵，对于一些小型企业和个人来 说可能难以承受。
环境温度影响
红外成像技术受到环境温度的影响较大，如果周围环境的 温度变化较大，可能会影响红外成像的准确性和稳定性。
穿透能力有限
虽然红外线具有较好的穿透能力和绕过障碍物的能力，但 是对于一些厚实的障碍物，如墙体或大型物体，红外成像 技术可能无法穿透或穿透效果较差。
未来红外成像将向高分辨 率和高帧率发展，以满足 更多应用场景的需求。
智能化与自动化
红外成像技术将与人工智 能、机器学习等技术结合 ，实现智能化和自动化。
未来展望
更广泛的应用领域
随着技术的进步，红外成像将在更多 领域发挥重要作用，如医疗、环保、安防等。Fra bibliotek更低的成本
随着技术的成熟和应用的普及，红外 成像技术的成本将逐渐降低，使其更
02
红外成像技术的原理
红外辐射的原理
01 红外辐射
红外辐射是电磁波的一种，波长在760纳米至1毫 米之间，位于可见光和微波之间。
02 辐射特性
红外辐射具有与可见光相似的直线传播、反射、 折射等特性，同时还有其独特的热效应。
03 辐射源
自然界中的一切温度高于绝对零度的物体都能产 生红外辐射。
红外探测器的原理
具有市场竞争力。
更高的性能
未来红外成像技术将具备更高的性能 ，如更高的分辨率、更低的噪声、更 强的抗干扰能力等。
与其他技术的融合
未来红外成像技术将与其他技术如光 学、雷达、可见光等融合，形成多模 态、多频谱的成像系统，以满足更复 杂的应用需求。
THANKS
感谢观看
红外成像技术的应用领域
要点一
总结词
《红外成像制导》PPT课件
红外成像制导
周孟
红外线的发现和分类
1800年，英国物理学家赫歇尔研究单色光 的温度时发现 ，红光外一种看不见的“热 线”，称为红外线。
三个波段：近红外线，波长范围为0．76～ 1．5μm；中红外线，波长范围为1．5～ 5．6μm；远红外线，波长范围为5．6～ 1000μm。
红外成像制导
红外制导：是利用红外探测器捕获和跟踪 目标自身辐射的能量来实现寻地制导的技 术。分为红外成像制导技术和红外非成像 制导技术两大类。 主要用于空空导弹、空地导弹和地空导 弹，约有70余种导弹采用红外制导 。
红外非成像制导：一种被动制导技术 ，它 利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐 射的红外能量来实现精确制导 。
特点：制导精度高，不受无线电干扰的影 响；可昼夜作战；由于采用被动寻的方式， 攻击隐蔽性好。但受云、雾和烟尘的影响； 并有可能被红外诱饵等热源诱惑，偏离和 丢失目标。
一般用作近程武器的制导系统或nfrared ImagIng）：是指借助 对红外线敏感的探测器，不直接接触物体， 来记录物体对红外线的辐射、反射、散射 等信息，通过分析，揭示出物体的特征及 其变化。
有被动红外成像技术和主动红外成像技术
红外成像制导：是一种实时扫描技术，它 将景物表面温度的空间分布情况变成按时 序排列的电信号，并以可见光的形式显示 出来，或将其数字化储存在存储器中，然 后利用图形识别和图像处理技术进行背景 抑制，目标图像增强、目标提取和识别特 征工作，从而得到制导信息。
处理中采用红外弱小目标的图像序列作为 原始图像。在实际红外场景中，背景杂波 将小目标淹没，且分布并不服从理想目标 背景模型，若直接用动态规划进行处理， 结果会产生大量的虚警点。因此，在使用 动态规划方法之前，须进行适当的预处理。
周孟
红外线的发现和分类
1800年，英国物理学家赫歇尔研究单色光 的温度时发现 ，红光外一种看不见的“热 线”，称为红外线。
三个波段：近红外线，波长范围为0．76～ 1．5μm；中红外线，波长范围为1．5～ 5．6μm；远红外线，波长范围为5．6～ 1000μm。
红外成像制导
红外制导：是利用红外探测器捕获和跟踪 目标自身辐射的能量来实现寻地制导的技 术。分为红外成像制导技术和红外非成像 制导技术两大类。 主要用于空空导弹、空地导弹和地空导 弹，约有70余种导弹采用红外制导 。
红外非成像制导：一种被动制导技术 ，它 利用红外探测器捕获和跟踪目标自身所辐 射的红外能量来实现精确制导 。
特点：制导精度高，不受无线电干扰的影 响；可昼夜作战；由于采用被动寻的方式， 攻击隐蔽性好。但受云、雾和烟尘的影响； 并有可能被红外诱饵等热源诱惑，偏离和 丢失目标。
一般用作近程武器的制导系统或nfrared ImagIng）：是指借助 对红外线敏感的探测器，不直接接触物体， 来记录物体对红外线的辐射、反射、散射 等信息，通过分析，揭示出物体的特征及 其变化。
有被动红外成像技术和主动红外成像技术
红外成像制导：是一种实时扫描技术，它 将景物表面温度的空间分布情况变成按时 序排列的电信号，并以可见光的形式显示 出来，或将其数字化储存在存储器中，然 后利用图形识别和图像处理技术进行背景 抑制，目标图像增强、目标提取和识别特 征工作，从而得到制导信息。
处理中采用红外弱小目标的图像序列作为 原始图像。在实际红外场景中，背景杂波 将小目标淹没，且分布并不服从理想目标 背景模型，若直接用动态规划进行处理， 结果会产生大量的虚警点。因此，在使用 动态规划方法之前，须进行适当的预处理。
第六课-红外成像原理PPT课件
红外辐射的倍频程比可见光宽:
倍频程：若使每一频带的上限频率比下限频 率高一倍，即频率之比为2，这样划分的每一 个频程称为1倍频程，简称倍频程。
可见光：0.38～0.78um，一个倍频程 红外线：0.78～1000um，商为1282＝210，10个倍频程
.
15
二、红外辐射的基本概念
黑体
黑体的红外辐射率和吸 收率为1（客观世界不存 在），其意义体现在为衡 量自然物体的红外辐射和 吸收能力建立一个标准。
红外望远镜
军事观察
.
4
一、引言
气 象 预 测
红外云图
.
5
一、引言
Invisible radiation photography is often applied to the study of works of art as here in the painting La Madonna dell'Impannata by Raphael. Invisible radiation imaging reveals a much younger Saint John the Baptist sitting on Joseph's lap found beneath the surface of the visible painting (right). Images © Editech.
艺. 术鉴定
6
一、引言
红外感应开关
温度感应
红外测温仪
.
7
一、引言
数据传输
.
8
一、引言
医学成像
.
9
一、引言
红外线这 么有用啊！
天文
气象
军事
《红外成像制导》课件
红外成像制导技术的应用领域
军事领域
用于精确制导导弹、无人机侦查和攻击等。
民用领域
用于消防、救援、安防监控等。
02
红外成像制导系统的组成
红外探测器
探测器类型
热释电、光子、热敏电阻等。
工作原理
通过吸收目标辐射的红外能量，转换为电信号。
性能指标
探测器灵敏度、响应速度、光谱响应范围等。
光学系统
02
01
军事领域的应用
目标跟踪与识别
红外成像制导技术用于导弹、无 人机等军事装备，实现对敌方目 标的精确跟踪与识别，提高打击 精度和作战效能。
夜战能力
在夜间或低光照条件下，红外成 像制导技术能够提供清晰的目标 图像，增强军事装备的夜战能力 ，提高战场生存率。
民用领域的应用
安全监控
在安防监控领域，红外成像制导技术 用于探测和识别异常温度区域，如火 灾、人体等，提高安全监控的预警和 响应速度。
降低成本
通过优化设计和制造工艺，降低红外 成像系统的制造成本。
提高分辨率和识别精度
通过采用更高性能的探测器和更先进 的图像处理技术，提高红外成像系统 的分辨率和识别精度。
拓展应用领域
将红外成像技术应用于更多的领域， 如安防、无人机、智能交通等。
04
红外成像制导技术的发展趋势
高分辨率和高灵敏度
总结词
红外成像制导技术是一种被动制导技术，具有抗干扰能力强、全 天候作战能力、识别能力强等优点。
红外成像制导技术的原理
红外成像制导技术利用目标与背景之间的温差，通过红外探测器接收目标发射的 红外辐射，经过光学系统和信号处理系统，最终形成目标的红外图像。
红外成像制导技术通过比较目标图像与基准图像，确定目标位置和姿态，引导导 弹攻击目标。
红外成像及应用..PPT课件
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。
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
普朗克定律(Planck’s Law)
以波长表示的普朗克公式为：
M
C1
5
1
C2
eT 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。
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。
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。
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制造业
10
-
芯片和电路板 电器产品
建筑检测
卧室屋顶漏水
11
-
办公楼隔热玻璃
BCAM/BCAM SD/B2/B4/B360/B400
石化
12
-
预防性维护
13
-
电器维护 机械维护
造纸
14
-
生产 湿度不同
电力
15
-
一、引言
Invisible radiation photography is often applied to the study of works of art as here in the painting La Madonna dell'Impannata by Raphael. Invisible radiation imaging reveals a much younger Saint John the Baptist sitting on Joseph's lap found beneath the surface of the visible painting (right). Images © Editech.
物体辐射的红外能量密度W与其自身的热 力学温度T的4次方成正比，并与它表面的比 辐射率成正比：
WT4 （6-2）
玻 耳 兹 曼 常 数 5 . 6 6 9 7 1 0 1 2 W /c m 2 K 4
可见，物体的温度越高，红外辐射能量越多。
32
-
二、红外辐射的基本概念
维恩位移定律
物体的红外辐射能量密度大小，随波长 （频率）不同而变化。与辐射能量密度最大 峰值相对应的波长为峰值波长，维恩通过大 量实验得出了峰值波长和物体热力学温度之 间的关系：
红外辐射能量密度曲线
-
常见物体的峰值波长
34
二、红外辐射的基本概念
红外辐射的大气窗口
红外辐射在大气中传输时，不同波长的红 外辐射，有着不同的吸收和衰减；
1～2.5
3～5
35
-
8～14
二、红外辐射的基本概念
红外辐射的介质传输特性
许多对可见光透明的介质，对红外辐射却 是不透明的。通常把可以透过红外辐射的介质 称为红外光学材料。
通常取可见光谱中红光末端为780nm，比它长的光 就是红外光，或称为热射线。
23
-
一、引言
1870年，兰利制成了面积只有针孔那样大 小的探测器，并用凹面反射光栅、岩盐及氟 化物棱镜来提高测量色散的能力，这为红外 应用的重要方面——航空摄影奠定了基础。
1880年，“红外”一词出现在阿贝尼的文 章 中（最早）。
29
-
二、红外辐射的基本概念
30
-
二、红外辐射的基本概念
2.2 红外辐射的三个规律
基尔霍夫定律
同温度物体的红外发射能力 正比于其红外吸收能力；红外平 衡状态时，物体吸收的红外能量 恒等于它所发射的红外能量。
推论：性能好的反射体或透明体，必然是性 能差的辐射体。
31
-
二、红外辐射的基本概念
斯蒂芬－玻耳兹曼定律（1879，1884）
max 2897/T （6-3）
m a x 的单位是um，T是物体的绝对温度，单位是K。
33
-
二、红外辐射的基本概念
波长
温度
物体名称 温度/K
太阳
11000
融化的铁 1803
融化的铜 1173பைடு நூலகம்
融化的蜡 336
人体
305
地球大气 300
冰
273
液态氮
77.2
max / m
0.26 1.61 2.47 8.62 9.50 9.66 10.6 37.53
地面10米望远镜用7种波长观 SL-9彗核C碰撞前后的木星红外 测的彗木碰撞后的红外图像 图像
天文观测
-
4
科研/测试
5
-
飞机机翼 冰箱保鲜
一、引言
红外摄像机（英军押解伊战俘）
红外望远镜
6
-
军事观察
警用安防
7
-
树丛里的嫌疑犯 地毯上的脚印
一、引言
红外云图
-
气 象 预 测
8
食品
9
-
冷冻的鸡肉
食品制作过程中控制温度
16
-
艺术鉴定
一、引言
红外感应开关
红外测温仪
温度感应
17
-
冶金
18
-
一、引言
19
-
数据传输
一、引言
20
-
医学成像
动物医疗
21
-
一、引言
红外线这 么有用啊！
天文
气象
22
-
军事
医学
文物鉴定 数据传输
一、引言
1.2 红外线的历史
1800年，赫胥耳利用太阳光谱色散实验 发现了红外光。
1835年，安培宣告了光和热射线的同一 性。
1888年，麦洛尼用比较灵敏的热电堆改进了
赫胥耳的探测和测量方法，为红外技术奠定
了基础。
24
-
一、引言
1904年，开始采用近红外进行摄影。
1929年，苛勒发明了银氧铯（Ag-o-Cs）光 阴极，开创了红外成像器件的先河。
二十世纪30年代中期，荷兰、德国、美国 各自独立研制成红外变像管，红外夜视系统 应用于实战。
红外辐射的倍频程比可见光宽:
倍频程：若使每一频带的上限频率比下限频 率高一倍，即频率之比为2，这样划分的每一 个频程称为1倍频程，简称倍频程。
可见光：0.38～0.78um，一个倍频程
红外线：0.78～1000um，商为1282＝210，10个倍频程
27
-
二、红外辐射的基本概念
黑体
黑体的红外辐射率和吸 收率为1（客观世界不存 在），其意义体现在为衡 量自然物体的红外辐射和 吸收能力建立一个标准。
红外成像原理
1
-
内容导航
一、引言 二、红外辐射的基本概念 三、主动式红外成像系统 四、红外热成像系统 五、微光成像系统 六、小结与作业
2
-
红外应用
• 建筑检测 • 食品 • 警用安防 • 制造业 • 石化 • 预防性维护
• 造纸 • 科研/测试 • 冶金 • 电力 • 动物医疗
3
-
一、引言
1.1 红外线的应用
假想的全部吸收 和辐射红外电磁 波的理想体，其 红外吸收和辐射 能力与温度无关。
一般物体的红外辐射率和吸收率都
小于1，并且其辐射和吸收能力都与表
面温度和波长有关。
28
-
二、红外辐射的基本概念
在理论和工程实践中，常用物体的比辐射率 定量描述物体辐射和吸收红外电磁波的能力；
I Ib
（6－1）
即物体的实际红外辐射与同温度下黑体红外辐 射之比值，显然，物体的比辐射率都小于1。
1952年，美国陆军制成第一台热像记录仪。
25
-
二、红外辐射的基本概念
2.1 红外辐射
红外辐射是一种电磁波：
近红外（0.78～3.0um）
中红外（3.0～20um）
远红外（20～100um）
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二、红外辐射的基本概念
红外辐射普遍存在于自然界：
任何温度高于绝对零度的物体（人体、冰、 雪等）都在不停地发射红外辐射。