《红外系统》课件第1章 绪论

1.1红外系统的基本组成1.2红外系统的分类1.3红外系统的基本特点1.4红外系统的应用1.1

红外系统的基本组成红外系统是一种工作在红外波段的辐射探测和观察装置。红外系统最基本的功能是接收景物(目标与背景)的红外辐射,测定其辐射量大小以及景物特征空间分布,通常包括光学系统、光学调制器或光机扫描器、红外探测器、信号处理器以及信号显示、信号控制、信号存储或信号传输等子系统。由于某些探测器工作时必须冷却到较低的温度,故有些红外系统也包括探测器制冷器。典型的红外系统组成框图如图1-1所示。1.2红外系统的分类红外系统可按照入射辐射的来源、工作方式以及功能特征等进行类型划分,如图1-2所示。1.2.1主动式红外系统和被动式红外系统由图1-2可知,总体上,红外系统可分为主动式红外系统和被动式红外系统两类。1.主动式红外系统所谓主动式红外系统,是指由系统自身所带的红外光源照射景物,入射辐射被景物反射进入系统,从而完成探测任务的一种仪器。如果辐射光源来自第三方,则这种仪器称为半主动式红外系统。红外激光测距仪、红外激光雷达、红外照射式入侵报警器以及红外照射式夜视仪就是典型的主动式红外系统。主动式红外系统是一种特殊的光电系统,其工作原理与可见光系统类似,不属于本书所讨论的内容。2.被动式红外系统被动式红外系统是通过接收景物自身红外辐射,利用不同温度景物红外辐射特性的差异,完成目标探测的一种仪器。被动式红外系统最显著的特征是不需要借助外来辐射源进行工作,而景物自身红外辐射与其温度有关,所以也将被动式红外系统称为热红外系统。通常情况下,红外系统指的就是被动式红外系统。1.2.2红外探测系统和红外成像系统根据红外系统的工作方式,可将红外系统分为红外探测系统和红外成像系统两类。1.红外探测系统红外探测系统是指通过接收目标红外辐射,经转换处理后获取目标特征参量的一种装置。根据所要获取的目标特征参量,红外探测系统又可分为不同的种类:特征参量为目标表面温度时,称为红外测温仪;特征参量为目标辐射量时,称为红外辐射计;特征参量为目标辐射光谱分布时,称为红外光谱仪;特征参量为目标方位时,称为红外测角仪;特征参量为目标存在与否时,称为红外报警器;等等。2.红外成像系统红外成像系统是指通过接收景物的红外辐射,并将其转换成可见光图像的装置。由于红外成像系统通过摄取景物热辐射分布,并将其转换为人眼可见图像,因此人们也将红外成像系统称为红外热成像系统,或简称为热成像系统。根据红外图像的生成方式,可将红外成像系统分为扫描型红外成像系统和凝视型红外成像系统。所谓扫描型红外成像系统,是指利用光机扫描器,使探测器依次扫过景物的各个部分,从而形成景物图像的成像系统;凝视型红外成像系统是利用红外焦平面阵列探测器,并借助器件内的电子扫描部分完成景物的空间分解,生成景物图像的成像系统。1.2.3红外系统的功能特征将上述红外系统的基本框架与应用平台结合,可赋予红外系统丰富的功能特征,按照所拓展的功能特征,又将派生出许多红外系统类型,如红外侦察系统、红外预警系统、红外制导系统、红外搜索系统、红外遥感系统、红外监视系统、红外导航系统、红外生命探测仪、红外无损探伤系统等。1.3红外系统的基本特点与电视系统和雷达系统相比,红外系统具有一些独有的特性。1.适应性强红外系统的环境适应性优于电视系统。2.隐蔽性好由于红外系统是以被动方式工作的,无需借助外界光源和辐射照射,因此,红外系统的隐蔽性和保密性很强。3.灵敏度高红外系统对目标与背景之间的热辐射或温度差异非常敏感,只要存在或遗留有几十毫度的温度差别,就可完成探测或成像。4.分辨率高相对雷达系统而言,红外系统的方位探测精度或空间分辨率是很高的,角分辨率一般为十分之几毫弧度,可以精确地进行目标探测和识别。5.结构简单红外系统的结构较为简单,无需太多的辅助装置,使用灵活,扩展方便。1.4红外系统的应用随着红外技术的发展,红外系统的功能持