红外学习（精选十篇）
红外学习 篇1
1“一素”
“一素”是指影响红外诊断的因素。要想深入了解“一素”, 就要先简单认识红外诊断技术原理。
1.1 红外诊断技术原理
任何物体都会不停地向外辐射红外热能, 物体的温度越高, 辐射能量越大。在一般情况下, 如果电力设备出现故障或缺陷, 设备相关部位的温度场就会发生变化, 而红外热像仪拍摄的红外图谱能直观地将其温度显示出来。
红外诊断技术就是通过热像仪检测设备的辐射能量判断设备表面的温度和温度场分布, 及时发现设备存在的缺陷。
式 (1) 中:Wε——物体自身向外辐射的能量;
Wρ——物体反射外界的能量;
Wex——物体向外辐射的总量。
式 (2) 中:ε——辐射系数;
ρ——反射系数。
1.2 影响红外诊断的因素
1.2.1 大气吸收
因为大气中的气体分子、尘埃和悬浮粒子等对一定波长的红外辐射有吸收、散射的作用, 所以, 物体的红外辐射通过大气后会发生衰减。因此, 要求在无雷、雨、雾、雪, 尘埃较少, 空气湿度不高于85%的环境下进行红外检测。
1.2.2 风力
因为风是设备散热的条件之一, 它可以加速热量的散发, 因此, 在一般检测时, 风速应不大于5 m/s, 3级以下风;精确检测时, 风速不大于0.5 m/s, 1级以下风。
1.2.3 环境温度
因为低温可以改善设备的散热条件, 加速热量的散发, 但也有可能会发生缺陷漏判的情况, 因此, 要求应在不低于5℃的环境下进行红外检测。
1.2.4 检测距离
检测距离对红外诊断的影响有两方面: (1) 检测距离越远, 大气对红外辐射衰减的影响越大。 (2) 检测距离越远, 发热物体在红外热像仪中的成像面积越小, 覆盖像元的数量越少。表面温度不均匀的物体, 红外热像仪测量值较低。因此, 在满足安全距离的情况下, 红外热像仪应尽量靠近被检设备, 使被检设备出现在整个视场中。另外, 拍摄远距离的杆塔线路时, 应使用长焦镜头。
1.2.5 检测角度
根据红外辐射的空间分布规律, 检测角度会影响视场角和辐射投影面积, 对红外热像仪接收目标的红外辐射量会有影响。因此, 应从多角度检测, 选择最佳的检测角度。选择角度应尽量使测试仪的轴线与被测设备的平面垂直, 如果存在偏差, 偏差应不大于30°。
1.2.6 辐射率
使用红外热像仪检测物体时, 必须选择合适的辐射率, 不同辐射率的热像仪所测得的温度也是不同的。因此, 在电力系统中, 对带电设备进行一般外部故障巡检时, 可将辐射率选为0.9.
精确诊断带电设备时, 可以参考以下数值选取:瓷套类选0.92, 带漆部位金属类选0.94, 金属导线和金属连接选0.9, 氧化黄铜类可选0.6 (刀闸触头) , 强氧化铝类可选0.35 (电气设备与金属连接的部位) 。
1.2.7 太阳辐射
当被测的电气设备处于太阳光辐射下时, 由于太阳光的反射和漫反射在3~14μm的波长区域内, 而这一波长区域与红外热像仪的波长区域相同, 所以, 会极大地影响红外热像仪的图像质量和测温精度。同时, 由于太阳光照射造成被测物体温升, 温升会叠加在被测设备的稳定温升上, 因此, 应在阴天、多云的环境下进行红外检测, 最好选择夜晚, 在日落后2 h检测, 这样, 红外检测的效果相对要好得多。在晴天检测时, 要避开阳光直接照射或反射入镜, 如果在太阳下检测时发现发热点, 应多角度检测, 排除设备反光造成的假象。
1.2.8 邻近物体辐射
与检测设备相邻的设备如果温度较高, 就会对其产生明显的影响。因此, 要尽量避开附近热辐射源对检测设备的干扰, 注意检测的角度, 避免邻近物体热辐射的反射, 尤其是当目标物体表面发射率较小时, 更应该注意。
1.2.9 设备工况
对电流致热型设备来说, 故障设备的发热情况与设备的实际负荷有较大的关系。因此, 在检测电流致热的设备时, 最好在设备负荷高峰状态下进行, 一般要求不低于额定负荷的30%.同时, 设备运行时间不应少于6 h, 最好在24 h以上, 这样温度就会平衡。
2“二测”
“二测”指的就是红外图谱拍摄和红外测温。
2.1 红外图谱拍摄流程
红外图谱的拍摄流程是: (1) 测量前, 先预热红外热像仪, 并设置参数, 参数包括发射率、测温范围、空气温度、湿度和测量距离。当现场的环境条件满足要求后, 开始进行一般测温。 (2) 一般测温辐射率选择0.9, 测量距离调为15 m, 先用红外热像仪扫描所有的应测部位, 找出异常发热部位并记下, 然后对发热部位和重点检测设备进行精确测温。 (3) 在精确测温时, 调整相应辐射率和测量距离 (一般为3 m) , 应从至少3个不同的方向和角度检测发热设备, 找到最热的位置进行精确测温、拍摄。在拍摄时, 应充分利用仪器的相关功能——区域测温、自动跟踪等, 以达到最佳的检测效果。拍摄时, 应至少拍摄2张图谱, 一张中包含同类两相或者三相设备, 以便进行同类对比;另一张则在保证发热相安全的前提下近距离拍摄, 求得真实的温度值。同时, 在拍摄的过程中, 应合理地选择拍摄距离, 尽量让设备出现在整个仪器的视场中。另外, 要拍摄相应的可见光照片, 最好先聚焦后固定画面, 最后再拍摄。 (4) 针对不同的检测对象选择不同的环境温度参照体, 并记录环境参照温度, 而用来采集环境温度的物体就被称为环境温度参照体。它可能不具备当时真实的环境温度, 但它具有与被测物相似的物理特性, 并与被测物处于相似的环境中, 可以选择未运行的刀闸或未运行的绝缘瓷柱作为参照体。 (5) 如果发热设备是电流致热型, 应及时记录当时的实际负荷电流;如果发热设备为电压致热型, 应记录其实际运行时的电压。同一发热设备只有在负荷或电压相近的情况下才能正确判断其热缺陷的发展趋势。 (6) 选择合理构图法。十字星构图适用于刀闸等轴对称结构;九宫格构图适用于变压器等四四方方的结构;A型结构构图适用于设备解体后的照片。
2.2 红外测温诊断中需掌握的重点
图1为FLIR T330热像仪图。
电流致热型故障是因为温升温差比较高, 所以, 红外热像仪基本上都可以很好地识别。但是, 电压致热型故障或电流致热的内部故障, 它们所表现到设备表面的温升和温差很小, 可能只有-271.15~-270.15℃, 此时, 如果是自动调节温标范围, 由于色标范围太大, 所以几乎无法发现故障;如果是手动将色标范围调节到-263.15℃左右, 就很容易发现故障, 特别是对拍摄清晰的油枕、油位有很好的效果。
下面简要叙述一下红外诊断测温的难点——对电压致热型故障来说, 如何正确调节色标。调节色标的方法是先查看环境温度, 假设环境温度为10℃, 再查看带负荷的正常设备的温度, 假如正常设备的温度为17℃, 那么, 色标取8~19℃为佳, 在这个基础上根据需要再作相应的调整。
3“三判”
“三判”指红外图谱的发热分析、判断方法, 具体可以分为6种。
3.1 表面温度判断法
表面温度判断法主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得的设备表面温度值, 对照664上的电流致热型判据, 结合气候条件、负荷大小等条件分析、判断。
3.2 相对温差判断法
相对温差判断法主要适用于电流致热型发热, 特别是对小负荷电流致热型设备, 采用此法可以降低小负荷电流致热型缺陷漏判的概率。综合致热型发热也可以参考此方法, 相对温差的计算公式为:
式 (3) 中:T2——被测设备的温度;
T1——正常相或正常同类设备的温度;
T0——环境温度参考体的温度。
3.3 同类比较法
同类比较法是对同组三相设备、同相设备之间和同类设备之间对应部位的温度差进行比较、分析。电压、电流致热型发热设备都适用此方法, 但是, 在使用过程中还应结合其他方法综合判断。
3.4 图像特征判断法
图像特征判断法主要适用于电压致热型设备。根据同类设备正常状态和异常状态的热像图判断设备是否正常。例如, 变压器漏磁引起的螺栓发热、穿墙套管发热、绝缘子的低值或零值发热、避雷器内部受潮或外部出现裂纹发热、污秽绝缘子发热, 等等。
3.5 档案分析法
档案分析法是用来分析同一设备不同时期的温度场分布情况, 找出设备致热参数的变化, 判断设备是否正常。
3.6 实时分析法
实时分析法是在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备, 观察设备温度随负载、时间等因素变化的方法。
4“四讲”
“四讲”就是指利用每周安全会的时间, 每位小组成员轮流作讲师, 讲解自己本周内对红外诊断技术的学习心得, 通过相互交流达到一人学习全站受益的效果。
5 结束语
红外诊断四步学习法可以让工作人员更好地理解红外诊断技术, 特别是对红外诊断中的难点——如何使用热像仪检测电压致热型发热有了一定的掌握, 并且能够灵活运用6种诊断方法综合分析、定性图谱, 为今后高效、稳定地开展运维工作提供有力的保障。
摘要：在电力系统中, 运用红外诊断技术可以及时发现设备存在的缺陷和隐患, 对保障设备电网安全、稳定的运行有举足轻重的作用。虽然大多数人对红外诊断技术有初步的了解和认识, 但是, 缺乏对其中重点、难点的理解, 所以, 此套学习法的创新点在于, 它是根据实际工作中对红外诊断技术应用的需要梳理工作中的重点、归纳操作难点, 化繁为简、化零为整, 总结出了一套易于操作、行之有效的工作方法。
傅立叶变换红外光谱仪学习总结 篇2
1.机前准备
开机前检查实验室电源、温度和湿度等环境条件，当电压稳定，室温为21±5℃左右，湿度≤65％才能开机。2.开机
2.1开机时，首先打开仪器电源，稳定半小时，使得仪器能量达到最佳状态。开启电脑，并打开仪器操作平台spectrum软件，弹出登录端口，用户名输入：user 密码输入perkinelmer 在设置管理菜单栏中可以设置仪器是否设置开机密码。若不设置开机密码，下次进入时必须以管理员的身份进入才能打开此页面。2.2 检查仪器稳定性 在主菜单栏中单击测量,选择湿度屏蔽（查看湿度是否正常，如果不正常需要更换干燥剂）3.制样
根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。4.监测
在测量的菜单栏下选择监测，观察能量值是否正常。红外光谱仪共有两种扫描方式：ATR（衰减全反射）能量值一般为159左右；滑动夹具（透射附件）能量值一般为1299左右。
能量值会随使用时间增长而逐渐变小，若短时间内发生明显降低，可能是仪器湿度过高。4.扫描背景（ATR）1)进入设置仪器菜单栏，选择设置仪器基本功能，设置分辨率、横坐标单位、扫描积累量（扫描次数）；固体，液体的分辨率设为
4、气体的分辨率设为0.5。扫描次数越多，信噪比越小。2)进入设置仪器高级功能，勾选CO2/H20,作用是扣除空气中CO2和空气中的H20 3)进入仪器的数据收集，将图谱的保存位置保存到自己的文件夹 4)然后将ATR表面擦拭干净，勾选预览点击基底开始扫描背景图。5.扫描样品
根据自己样品特性以及状态选择对应的压头，将样品放入样品池内，保持设置仪器的基本功能栏里的参数和测背景时的参数一致，将样品的ID改为自己的样品名，开始扫描。转动能量加压器，调节能量值，观察光谱图的变化，能量值为30左右为宜。待扫描结束后再次点击扫描，如果中间中止扫描了需要去选预览再次扫描。6.图谱处理
图谱处理的命令都在处理菜单栏下，如数据调整（调整平滑因子可以将杂质小峰进行平滑）、差异（可以将两个不同光谱中的峰相减）、算术（可以将两个不同的光加减乘除）、比较（可以把已知图谱与单光谱比较、也能与光谱图汇总文件进行比较）、导数（可以将光谱进行一阶导、二阶导、三阶导以直观显示光谱图）、搜索（可以把已知光谱与光谱库中的信息比较检测相似度）
对图谱观察的命令在视图菜单栏下：可以对图谱峰放大或缩小，视图样品表在数据浏览器下，可以新建或者删除样品表 标记峰：在设置菜单栏下的峰值检测可以设置标记峰的信息和透光率，阈值越小，标记的峰越多。
初练红外片 篇3
EIR的感光范围是光谱的380-900纳米，其中700-900是红外段，380-700是可见光和近紫外段。三个成像层都对蓝光敏感，所以要使用中黄镜来滤除蓝光，否则拍出的结果将是一片青蓝色。
柯达的技术手册上说，EIR要求使用Wratten Gelatin 12号滤镜，或等效的替代品。中黄镜就是最普遍的替代品。也可以尝试加用别的滤镜来产生别样的色彩漂移。
柯达对EIR的应用范围是这么说的：艺术，显微摄影，文件或油画翻拍，监视，夜间摄影，航空摄影（农林业勘查），笼统地说就是艺术和科技这两类。
储存条件
EIR受储存环境温度影响很大。要保证设计的色彩敏感度，使用前的原包装EIR长期储存温度应在摄氏零下18-23度之间；但允许在不超过摄氏13度的温度储存最多一个月，其中允许有一周时间高达23度。已曝光的EIR也应该低温保存，并尽快冲洗。
储存温度对三个成像层的敏感度的影响程度不同，因而造成色彩平衡漂移，也造成感光度和对比度的改变。其中，红外层受影响最大，所以储存不当的EIR胶卷的色彩平衡偏向青蓝色。
购买EIR胶卷时，一定要考察店家的储存条件是否符合专业要求。
相机要求
不是所有的相机都可以拍摄红外胶卷的，有的相机不是红外屏蔽，就是说周围的红外源能穿透机壳，使机内胶片感光。还有的相机本身带红外设备。例如，佳能EOS Elan II带有红外记数器，理论上说只影响到胶卷上缘4毫米宽度的一条，实际污染范围侵入画面，这是我本人的实际经验。污染的表现是计数器使胶片感光，程度很深，所以勿存侥幸心理。
互联网上可以查到哪种相机带有红外设备。我就是在网上确切查到EOS Elan II上有红外源，而EOS 630没有。我试拍EIR用的是较为老式的佳能EOS 630相机。
装卸和暗房操作
EIR胶卷的开封、装卸、冲洗都应该在全黑中进行，不可用安全灯，周围也不能有红外源，暗房里的液晶显示器、温度探头等设备也应关掉。万一装、卸片时不得不在半黑的环境（比如一定遮挡的窗户内）进行，该卷的前几幅底片往往会产生灰雾，因为光可能沿片头的片基进入暗盒。
没拍的和拍完的EIR都应该放在黑色不透明的片筒里。拍完后，要把片头完全退入暗盒。
冲洗方法
EIR有两种冲洗方法，一为AR5法。此法能产生较精确的红外图象，适用于科学研究，但是全北美也没有几家能做，而且很贵。使用AR5冲洗时，EIR的速度相当于100度。
另一法是E6冲洗，这是普通的反转片冲洗法，很大众化。EIR用E6冲洗产生较高的反差和色彩饱和度，曝光指数相当于200度，可以迫冲一档，即拍摄时设定为320度。柯达的技术手册说不提倡迫冲一档以上。曝光宽容度限于上下半档。
EIR片基很薄，机器装框可能造成皱折或损坏，建议手工装框。
实拍报告
我在温哥华拍了两卷EIR，因时间和条件限制，两次试拍的地点和方式差别不大，但取得并验证了一些经验，报告如下。
第一卷
6月，晴朗，蓝天白云。地点是温哥华的斯坦利公园。佳能EOS 630机身，35-80mm EF镜头，加Hoya G橘色镜, 有的画面还加了偏振镜。设定320度，全卷测光都用机内测光。在温哥华的CustomColor专业店用E6法冲洗，迫冲一档。
测光——加了偏振镜的画面普遍较深，而且是相当地深，有人可能认为有点曝光不足。而不用偏振镜（只用Hoya G）的画面普遍较浅, 有点曝光过度。用和不用偏振镜的效果，相差一挡或一挡半。鉴于不加偏振镜的多数画面曝光过度了半到一挡，所以，拍摄时还是应该设定ISO400（而不是ISO320），再加一档迫冲。但这样一来，使用偏振镜的画面就会更深，所以应加一档曝光量。注意，胶卷和测光器对不用光谱的敏感度不同，往往很难确切测光，这就是为什么都说拍红外片要用包围曝光。
对焦——全卷都着意用了较小光圈和较短镜头，这样来加大景深。出来的片子上没发现明显的焦点不清。多数画面用自动调焦拍摄。少数画面用了手动对焦，先用自动对焦，然后换到手动挡，把焦点稍微调近。这是因为机内自动对焦系统测的是可见光的焦点，而EIR记录的红外频谱的焦点较近，不能不有所照顾。
色彩——由于加了橘色镜，拍了一辆桔色的汽车，出来几乎为白色；绿色统统为红色；红色为桔黄色；蓝色基本上还是蓝色，但较深偏黑；白色仍白。拍大面积绿色，出来的就是大面积红色，似乎太平坦单调，还是色彩丰富些为好。
第二卷
5月，多云间阴。地点温哥华市中心。用佳能EOS630机身，35-80mm EF镜头，加HOYA G橘色镜，有的画面用了偏振镜。设定400度，全卷都用机内测光，加用偏振镜的画面加一档曝光量。在CustomColor专业店E6冲洗，迫冲一档。
测光——设定400度，总的感觉还是有点曝光过度，觉得画面有些平。这部分和色彩对比有关。那些含大块天空的画面就尤其显得曝光过了。
拍EIR胶片的一个主要难题是测光，因为普通测光系统不是为红外光设计的。测光器对红外不太敏感，而胶片对之较敏感，这是曝光过度的一个原因。使用偏振镜和别的滤镜也对机内测光器有一定“欺骗作用”。所以，不少拍EIR的美国摄影师都说，要想保证拍摄得用包围式曝光。同时，胶卷储存温度等措施也要有保障。
对焦——第二卷没用手动对焦，因为没拍摄很近距离的对象，但刻意用了F11光圈，以加大景深。
色彩——在使用橘色滤镜情况下的色彩漂移我已大抵了解，拍出的画面基本上是现场就想象到的。见惯的景物经过EIR的伪彩表现，无疑可收吸引视线之效。即便不是日常熟悉的景物，拍出来的画面仍能看出不是自然色彩，也引人注目。
平日见惯的东西，用EIR拍出来后红色变为橘色，绿色变为红色，黄色变为白色。
第一卷样片：左为普通胶片，右为EIR红外胶片。
红外学习 篇4
红外遥控技术设备基于其成本低、功能全等优势,在玩具、家用等方面得到广泛应用,同时在科研探测、工业生产等方面取得重大成就。本文基于STC11F02E实现红外遥控智能灯的设计,并系统的阐述了红外遥控原理及设计过程中软、硬件的实现问题。
1设计原理
红外遥控主要包括发射和接收两部分:发射部分包括键盘/ 遥控器、编码调制、红外发射,单片机不断地对键盘/ 遥控器信号进行检测,红外发光二极管进行发送;接收部分主要采用一体化红外接收头HS0038(接收38k Hz的红外信号,将光信号转化为电信号),接收到红外信号时输出高电平,反之输出低电平,实现对调制信号的接收、放大、检波、整形为TTL波形,将得到的编码脉冲输送给单片机完成解调实现控制,如图1。
2电路设计
主要电路有电源电路、控制电路、红外发射电路、红外接收电路、单片机最小系统电路。电源电路将220V交流电转换成+5V的直流电,为单片机和其他部分电路的电源供电(其中4个1N4007作为整流桥,78LS05稳压);控制电路利用三极管控制继电器的通断,继而控制开关。
3硬件设计
主要硬件有STC11F02E、一体化红外接收头HS0038、78 L05稳压器、继电器、 晶振(12M)、按键、红外发光二极管。经过PCB设计、焊接等,此设计已在家居电路中得到验证,如图3所示。
4软件设计
4.1基于STC11F02E的主程序设计
STC11F02E上电复位后,首先对IO口进行初始化,然后不断检测有无红外信号接收。当首次接收到红外信号以后, HS0083对其进行处理,并将其作为开关信号保存下来,完成单片机的“学习”。当再次检测接收到红外信号时,对其进行处理后,将提取的数据与第一次接收并储存下来作为开关信号的数据进行对比,若两次数据相同时,将相应标志位置1,并闭合继电器开关,灯亮。否则,单片机不予处理,继续不断查询有无红外信号接收。流程图如图4。
4.2中断程序设计
系统采用外部中断来接收数据实现模拟串行数据发送和接收,确保数据传输的同步性和实时性。每接收一位数据,中断都会响应一次,接收8位为一个有效数据,接收8个数据为一个数据帧。外部中断流程图如图5,时间中断如图6。
5结束语
红外拍摄制作秘籍 篇5
什么是红外摄影？
红外摄影即利用红外光谱段在780～1200纳米范围内红外线作为光源或红外线加部分可见光进行感光的技术。基本原理其实跟一般摄影是一样的，都是利用光线照在物体上反射经过镜片到相机内成像，区别只是在可见光与红外光的不同罢了。
红外摄影器材
数码红外摄影的器材主要包括：数码相机、红外滤镜及合适的镜头。
1数码相机
几乎所有的数码相机加上红外滤镜后都可以进行红外摄影，区别在于不同的相机由于低通滤镜阻止红外线能力的不同，造成曝光时间上有差异。同一块红外滤镜在不同的机身上使用，得到的效果也有可能不同。
2红外摄影滤镜
3改装机型和镜头
单反、微单相机都可以改装成红外相机，一般来说新型号的机型有更完善的功能和更好的画质。根据目前的机型，推荐如下。
红外拍摄要点
1拍摄时间的选择
红外拍摄时间，与普通摄影，其实没有太大的区别，在任何时候均能拍摄，包括阴天、室内和夜晚。但由于红外摄影有其特殊性，从红外拍摄的效果来看，一般来说，晴天的红外线最为充足，日光中有大量的红外线，是拍摄红外照片的好时候。一天中红外线最为充足的时段大概10点到16点。
2拍摄对象的选择
红外摄影比较适合表现的题材如蓝天、绿树、碧水。在红外照片中，蓝天和水面呈深色，绿色植物呈现为亮色。阴云密布的场景也非常适合用红外来表现，红外拍云能够拉开反差，使云层得到很好的表现。
3使用三脚架
如果是直接使用红外滤镜进行拍摄的话，因为曝光时间较长，所以三脚架、快门线是需要的，最大程度上防止晃动的发生。改机的摄友因为快门速度比较快，因此可以不用三脚架。但早晚拍摄时，建议使用三脚架。
4自定义白平衡
自定义白平衡的方法是：将相机上的白平衡设置为自定义白平衡，相机会提示你拍摄一张参照物。将相机对准阳光下的绿色草地或者白色物体，让绿色或白色充满取景器，拍摄作为自定义白平衡用的标准样片。其实红外自定义白平衡并不局限于绿色和白色，其他颜色也可以尝试，可以拍出不同的效果。对于某些自定义白平衡不成功的机型（比如尼康绝大部分机型改为低波长时自定义白平衡失败），建议选用改机时设定好的一个自定义白平衡，在大多数情况下，原设的自定义白平衡还是比较准确的。如果这些机型自定义白平衡不成功或者不准确，可以拍摄RAW 后期到软件里校正。
5合适的光圈
红外摄影不是光圈越小越清晰，由于热斑和衍射原因，风光拍摄光圈用8左右比较好，最好不要小于11，光圈太小，容易产生热斑（画面中间会有一个亮斑），并且锐度会急剧下降。
6用光
红外摄影最好的光线是顺光或侧光，逆光不太适合红外摄影，逆光时会产生大量的眩光，除非特意而为之。
7曝光
nlc202309081055
590nm、680nm、720nm这样的波段，通常要增加 1-2挡的曝光量；而对850nm、950nm纯红外波段，曝光要增加 4-5挡，甚至更多。
红外摄影后期
红外摄影与普通摄影一样，要拍出有意境的作品，除了前期合理的构图、精心选择的场景，以及精准的曝光外，也需必要的后期技术支持。虽然红外摄影的后期调整空间比较大，但红外摄影不是突兀、夸张、怪异，后期调整要坚持作品元素的真实性，在保留红外特征的前提下，让画面产生超凡脱俗、如梦似幻的视觉效果。
1原色调
追求的是原汁原味。其优点是后期调整简单，不需做红蓝通道转换。在保留原色调的基础上，只做少许的对比度、锐度的调整。
2黑白红外
后期直接转为黑白。深邃的天空，强烈的明暗对比使黑白红外作品相较于普通的黑白作品更具有视觉冲击力。
3红蓝通道转换
用通道混合器对红、蓝通道互换，呈现出接近真实色彩的效果，这种方法在红外风光摄影中最常用。
红外摄影因水面、天空、树干不能反射更多的红外光，呈现出较深的颜色；树叶、草地的叶绿素可以大量反射红外光，呈现较浅的颜色，通过红蓝通道转换及色调、影调的调整，从而使画面产生超现实的意境。
无论是接近真实、亦真亦幻的色调风格，还是黑白、原色，红外摄影作品给我们带来了新的视觉感受，数码红外摄影是科技进步的产物，为我们的艺术创作提供了更多的可能。
红外学习 篇6
可见光是人眼能够感受的电磁波，可见光的波长为：0.38～0.78微米。比0.38微米短的电磁波和比0.78微米长的电磁波，人眼都无法感受。由于比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红光以外，故称为红外线。红外线，又称红外辐射，一般是指波长为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微米的部分称为中、远红外（热红外线）。
1800年英国科学家霍胥尔于发现了红外线，又称为红外热辐射 (Infrared radiation) 。首先，红外线作近距离视线范围内的通讯载波，其优点是成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰，因此被广泛地应用在各个技术领域，例如我们最熟悉的电视机遥控器；其次红外触摸屏、红外线入侵探测、自动门、自动水龙头、楼道自动灯、火灾探测等等，都是红外线的具体应用；再者，红外线还可用于食品加热、油漆烘烤、红外理疗等。
2 红外成像技术的原理、发展与应用
家用照相机和摄像机得到的照片和图像，都是可见光成像。而红外成像它分为主动式和被动式两种。
主动式红外成像是利用红外光源（近红外波段，其峰值波长一般为0.93微米）照射目标，接收反射的红外辐射形成图像。第二次世界大战时期德国首先研制出主动式红外夜视仪，但未能在第二次世界大战中实际使用。几乎同时，美国也在研制红外夜视仪，虽然试验成功的时间比德国晚，但却抢先将其投入实战应用。其中1945年夏的冲绳岛之战，本来是日军利用复杂的地形乘黑夜偷袭美军，结果日军刚出洞口就一个个被美军击毙，这就是主动式红外成像的首次军用。目前，主动式红外成像技术在市场上主要用于夜视防盗监控。
被动式红外成像不需红外光源发射红外线，依靠目标自身的红外热辐射形成“红外图像”，又称“红外热成像”。自然界中，一切高于绝对零度（-273.15℃）的物体都在不停的辐射红外线，因此利用特定的探测仪测定目标本身和背景之间辐射的红外线差异就可以得到红外图像。红外热成像使人眼不能直接看到目标的表面温度分布（当然还与物体各部分的辐射率有关），变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的红外热图像。
热成像技术的兴起可以追溯到上个世纪五十年代。根据所有物体都在不停发射红外线的特点，各国竞相开发出各种红外热成像仪器。1959年美国芝加哥大学率先研制成功第一台前视红外热像仪，六十年代美国的许多公司又相继研制出多种机载前视红外系统，并用于越南战场。六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典国家电力局，在红外成像的基础上，开发了具有温度测量功能的热红外成像装置。七十年代法国汤姆逊公司研制出不需致冷的红外热电视产品。七十年代后期，热成像技术获得突破性进展，接着第一代（光机扫描型）热成像仪便开始大量生产与使用。第二代热成像仪（是采用红外焦平面阵列技术的凝视型热像仪）是八十年代初由美国和西欧国家首先开始研制的。九十年代致冷型和非致冷型的焦平面红外热成像仪可大规模的工业化生产，把红外热成像的应用提高到一个新的阶段。目前热成像仪主要采用焦平面阵列技术，集成数万个乃至数十万个信号放大器，将芯片置于光学系统的焦平面上，取得目标的全景图像，无需光-机扫描系统，大大提高了灵敏度和热分辨率，可以进一步提高目标的探测距离和识别能力。目前的发展水平大致为：用于地面观察时，一般可做到在1500米的距离上识别人，2500米的距离上识别车辆；用于空中侦察时，在20公里高空可侦察到地面上的人群和车辆；用于水面侦察时，可发现15-20公里远处的舰艇。
物体除了普遍存在的热辐射之外，红外线还有另外两个重要的特性。 (1) 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3～5微米和8～14微米的红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，可以使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，红外热成像技术为军事上提供了先进的夜视装备，广泛应用于飞机、舰艇、坦克的全天候前视系统和士兵的配备，在现代战争中发挥了非常重要的作用。在近几十年的地区局部冲突中，从越南战争、英阿马岛之战、海湾战争、前南联盟冲突到最近的伊拉克战争都显示出了其巨大的优越性。同样原理，红外热像仪在近二十年来也越来越普遍地用于火灾现场的人员搜救等其它领域。 (2) 物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析以及医疗诊断，从而为工业生产（如电力设备与供电线路的热故障检测、交通工具过热检测、建筑渗漏检测、电路板发热元件检测等）、节约能源（如石油化工的储存罐与管道检测）、保护环境、医疗诊断、生命探测等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。其应用领域涵盖电力、石化、冶金、消防、建筑、交通、医疗、监控、公安、边防、科研等领域。
3 中国热成像技术的发展与展望
中国有关科研院所在七十年代已经开始对红外热成像技术进行研究，到八十年代初，中国在长波红外器件的研制和生产技术上有了一定的进展。八十年代末和九十年代初，中国已经研制成功了实时红外成像样机，其灵敏度、温度分辨率都达到了较高的水平。进入九十年代，随着几大民营红外企业的崛起与成长，开辟了红外热成像技术应用发展的新阶段，近几年来，中国的红外成像技术应用得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，尤其在新技术的应用方面更可以说是独树一帜。
中国虽然在红外成像技术应用方面得到了突飞猛进的发展，但中国在红外热成像技术的关键器件（红外探测器）的研制生产方面，与世界先进水平差距仍然很大，目前红外探测器还主要依赖于进口。如果我们国家能够在红外探测器的研制和生产方面取得大的突破，我们的红外热成像技术的应用将会进入更多的行业与领域。同时红外热成像技术在节能降耗、医疗诊断、生命探测等领域的应用还有待于我们进一步深入研究。
4 结束语
红外学习 篇7
红外传感器是弹道导弹防御(BMD)系统中最重要的传感器之一,它能够对中段飞行目标的红外辐射强度、目标温度、目标方位等进行测量,为拦截系统提供目标识别、目标跟踪、拦截导引等重要信息。
中段飞行目标的红外辐射满足普朗克的黑体辐射规律,红外传感器通过接收目标的红外辐射就可以实现对中段飞行目标参数的测量。
但是,在中段飞行环境下,进入传感器的红外辐射除了目标的热红外辐射外,还可能包括地球的热红外辐射、目标反射的地球热红外辐射、日光中的热红外辐射、太空背景的红外辐射等。其中,目标反射的地球红外辐射,其辐射强度与目标的红外辐射处于同一量级,并且通常情况下无法与目标自身的红外辐射分离,因此有必要分析这部分辐射对温度测量的影响。
本文从双波段测红外测温的原理出发,分析目标反射的地球红外辐射能量对中段飞行目标红外测温的影响,并初步评估考虑这部分能量后,BMD系统红外传感器温度测量误差和分辨能力的变化。
1 BMD红外传感器的测温原理
1.1 双波段测温
红外测温的原理有全波段测温、双波段测温(或称双色测温)等方法。全波段测温需要预先知道目标的红外发射率、目标的距离等信息,双波段测温则根据目标辐射在传感器两个工作波段上的辐射能量之比进行温度测量。
由于BMD红外传感器通常无法获得进攻导弹及突防装置的表面红外发射率等信息,因此中段测温红外传感器通常采用双波段测温法,如美国GMD(地基中段防御)系统中的EKV等传感器。
根据普朗克的黑体辐射定律,理想黑体的红外辐射可以描述为[1]
式中:h是普朗克常数(6.67×10-34J.s),c是光在真空中的速度(3×108m/s),k是玻耳兹曼常数(1.38×10-23J/K),M(λ)是黑体在波长λ处的光谱辐射通量密度(单位为W/(m2.µm)),Mλ是黑体在λ+∆λ内的辐射通量密度(单位为W/m2)。
对两个工作波段中心波长分别为λ1和λ2、带宽都为∆λ的双波段红外传感器,两个波段上接收到的红外辐射的通量密度的比值Mλ1/Mλ2随温度不同而不同。根据该比值与温度的对应关系,就可以进行温度测量。根据参考文献[2],双波段测温的计算公式:
这里K=khc(1λ2-1λ1)。当被测目标为理想灰体时,ελ1与ελ2相等,式(3)简化为Tc=T,即双波段测温在理想黑体或灰体情况下是严格成立的。
1.2 考虑噪声时的双波段测温
目标反射的地球红外辐射并不反映目标自身的红外辐射特性,因此在红外测温中将成为测量噪声。但是式(3)中并没有考虑测量时的噪声。以下分析测量噪声对双波段测温的影响。
假设在传感器的放大器输出端与传感器噪声对应的输出噪声电压为Unoise,那么传感器两个波段对应的输出电压可以表示为
式中:U″sλ是放大器输出的总电压,Usλ是目标信号对应的电压,Unoise是噪声对应的电压;Ad是传感器的通光孔径,ελ是目标的光谱辐射率;∆λ1和∆λ2是传感器两个波段的宽度,C是表征红外辐射能量与对应电压间关系的一个常数。令SNR为传感器测量时的信噪比,Unoise1=Usλ1/SNR1,Unoise2=Usλ2/SNR2,那么可以得到测量目标时,两个波段对应的电压之比为
当用该传感器在同样条件下测量黑体时,传感器的背景噪声是不变的。令Unoise1=Usλ1c/SNR1c,Unoise2=Usλ2c/SNR2c,可以得到SNR1c=SNR1/ελ1和SNR2c=SNR2/ελ2。此时,传感器得到的两个波段对应电压之比为
对黑体而言,ελ′1=ε′λ2。根据色温Tc的定义,U与Uc相等时,式(7)中的温度即为目标的色温Tc。因此,由式(6)和(7)可以推导出目标的色温为
式中:Tc是双波段红外测温得到的目标温度(即色温),单位为K;T是目标的真实温度,单位为K;ελ1、ελ2是目标在两个工作波段的红外辐射率;λ1、λ2是传感器两个工作波段的中心波长,单位为m;SNR1、SNR2是测量时,传感器两个工作波段对应的信噪比。
可以看出,当目标不是严格的黑体或灰体时,传感器测量的色温将受目标黑度、目标实际温度、传感器工作波段以及传感器信噪比等因素的影响。
当传感器两个波段上的信噪比相等且数值都较大时,式(8)就简化为文献[2]中的色温计算公式(3)。
根据式(8)就可以计算出考虑目标反射的地球红外辐射影响后,传感器的测量色温。
2 目标反射的地球红外辐射对双波段测温的影响
2.1 地球的红外辐射
地球本身是一个非常大的热源,向外辐射大量的红外辐射能量。这些辐射主要集中在6∼16µm的热红外波段范围内。但是由于地球表面的云层、水汽等对地球红外辐射的遮挡和吸收,地球向外空间的红外辐射在热红外波段内又主要集中在8~9µm和10~12.5µm两个红外窗口,其辐射的强度也随地球表面云层的变化而在140~320 W/m2之间变化。图1给出了100 km高度上,地球红外辐射随波长的变化[3]。
除了受云层、水汽等的影响外,地球的红外辐射强度(或通量密度)还与观测的高度有关。根据参考文献[4],地球的红外辐射强度与观测点到地心的距离平方成反比,因此,在高度为h的观测点上,地球红外辐射的强度为
式中:h0是测量地球红外辐射强度的初始高度,取100×103 m;h是测量地球红外辐射强度的高度,单位为m;Eearth0是高度为h0处测得的地球红外辐射强度,单位为W/m2;Eearth(h)是观测高度为h时的地球红外辐射强度,单位为W/m2;R是地球半径,取6 371 004 m。
2.2 地球红外辐射对温度测量的影响
地球的红外辐射经目标反射后进入到BMD系统红外传感器,将在目标红外辐射信号上叠加,并降低传感器的实际信噪比。根据式(8),信噪比的变化将影响测量结果。以下分析目标反射的地球红外红外辐射对测量信噪比的影响。
假定传感器两个工作波段的初始信噪比都设定为SNR0,根据信噪比的定义,在考虑了目标反射的地球红外辐射后,在每一个工作波段上,新的信噪比将变成:
式中:Etarget是目标辐射的能量进入到传感器的功率(单位为W/m2);Enoise是在设定信噪比下放大器输入端等效噪声功率(单位为W/m)2;Ereflect是目标反射的地球红外辐射能量进入到传感器的功率(单位为W/m2);SNR0是传感器预先设定的信噪比;SNRnew是考虑目标反射的地球红外辐射后,传感器的实际工作信噪比。
式(10)中,目标的辐射能量可以根据式(1)~(2)计算,目标反射的地球红外辐射可以按以下方法计算:
式中:Eearth是随高度及云层、水汽变化的地球红外辐射通量密度,单位为W/m2;Areflect是目标在传感器观测方向上的有效红外反射面积,单位为m2;ελ是目标在传感器工作波段上的红外发射率。
假定地球红外辐射随云层、水汽的变化在图1所示的范围内随机变化,则式(9)中的Eearth0可以表示为
式中:E0max、E0min是地球红外辐射在给定波段上辐射率的最大和最小值,rand是均匀分布归一化随机函数。
将式(12)代入式(9),则可以得到
将式(13)代入式(11),再将式(11)代入式(10),就可得到考虑目标反射的地球红外辐射后的实际信噪比。
分别对两个波段进行以上处理,并将得到的实际信噪比代入式(8),就可以得到考虑目标反射的地球红外辐射后目标的色温。
3 算例分析
以BMD系统EKV上的红外传感器为例,该传感器是一个背景限的Hg Cd Te凝视型CCD阵列传感器,工作在约8∼10µm范围中的两个红外波段上。该传感器的主要任务是对中段飞行中的战略导弹目标群(弹头和诱饵等)进行探测、跟踪、识别,以及进行EKV的末制导,对探测距离和温度测量的能力有较高要求[5]。
中段飞行中,目标反射的地球红外辐射可以增强目标的红外信号强度,从而增加传感器的探测距离。但是,当目标反射的地球红外辐射在两个波段上的差别较大时,这些信号与目标自身的红外辐射叠加后,将使目标的表观“黑度”降低,增加双波段测温的误差。因此,BMD系统红外传感器工作波段的选择应在二者之间折衷。
根据以上分析,我们假定EKV红外传感器两个工作波段的中心波长分别为8.5µm和10.5µm,其波段宽度均为0.5µm。
根据图1,可以估算地球红外辐射在两个波段上的能量及其变化范围。在8.5µm附近,地球红外辐射的光谱辐射通量密度约在(0.021 9~0.003 8)W/(cm2µm)间变化;在10.5µm附近,地球红外辐射的光谱辐射通量密度约在(0.022 8~0.005 3)W/(cm2µm)间变化。
为了考察地球红外辐射对目标温度测量的影响,我们假定在高度为100 km的空中有两个半径为0.3 m的目标a和b,它们的实际温度分别为Ta和Tb,表面红外发射率在传感器两个工作波段上分别为ελ1a、ελ2a和ελ1b、ελ2b,在两个工作波段上红外发射率的差别为2%,在不同场景下,BMD系统红外传感器对这两个目标测量的色温Tca、Tcb及其温度分辨能力见表1。表中EIR1和EIR2是根据图1估算出的100 km高度上地球红外辐射在两个红外波段上的辐射通量密度,单位为W/m2。由于EIR1和EIR2是同一辐射源(地球)发出的辐射,它们的大小符合黑体辐射的分布规律,此处我们按相同的比例在它们各自的变化范围内取值。
从表1可以看出,当两个目标间的实际温差较大时,传感器能够正确区分两个目标温度的高低(即Ta-Tb与Tca-Tcb符号相同,见表中Case 1);当两个目标间的实际温差在10 K左右时,若地球红外辐射的影响正好使目标的表观黑度提高,则传感器仍然能够正确区分目标温度的高低(Case 2),但是如果地球红外辐射的影响使目标的表观黑度降低,则传感器无法正确区分目标温度的高低(Case 5);当两个目标间的实际温差为5 K和0 K时,不论有没有地球红外辐射的影响,传感器都无法正确区分目标温度的高低(Case 3和Case 4)。
从表1中还可以看出,在某些情况下,地球红外辐射将使传感器的测量值接近真实值(Case 1~Case 4中的Tca),而在另一些情况下,则使传感器的测量值远离真实值(Case 5中的Tcb)。
由于地球红外辐射的大小、进攻目标群的表面红外发射率、进攻目标群的表面温度、传感器与进攻目标群间的时空关系等参数都随着作战场景的变化而变化,并且由于防御方无法获得这些参数的先验信息而对EKV呈现随机变化的特点,因此我们通过蒙特卡洛方法来估算以上因素对双波段测温的影响。估算中我们作以下假定:
1)随地球大气中云层、水汽等因素的影响,地球的等效红外辐射温度在218 K和280 K间[3]变化,在两个波段上的红外辐射满足普朗克黑体辐射定律(两个工作波段位于地球红外辐射窗口上);
2)中段飞行中的目标群的表面红外发射率在0.2~0.9间随机变化,由于表面材料不是严格的灰体,其表面红外发射率在传感器两个工作波段间有±2%的随机变化[6];
3)目标是半径约0.3 m的球,对地球红外辐射的有效反射面积在零与球的截面积间变化;
4)随目标群在中段飞行中的热辐射环境以及目标表面红外发射率与日光吸收率的不同,目标群的温度在180~360 K间变化;
5)根据飞行弹道的不同,目标的高度在100~1 500 km间变化;
6)以上参数都在其变化范围内随机均布;
7)EKV两个波段上的信噪比相等,工作时的设定值为30。
根据以上假定,我们将所有参数代入式(3)~(9)进行了5 000次蒙特卡洛计算,计算结果见表2和图2。
计算结果表明,在不考虑目标反射的地球红外辐射的影响时,EKV红外传感器对中段目标的温度测量误差约8.8 K;当两个目标间的温度差小于9.9 K时,传感器就无法区分哪一个目标的温度更高(均为95%的置信概率)。
当考虑目标反射的地球红外辐射的影响时,EKV红外传感器对中段目标的温度测量误差约12.2 K;当两个目标间的温度差小于10.5 K时,传感器就无法区分哪一个目标的温度更高(均为95%的置信概率)。
为了对比传感器工作波段不同时,地球红外辐射的变化对温度测量精度的影响,我们假定EKV红外传感器的工作波段中心波长分别位于大气红外窗口和大气吸收峰上,分别为8.25µm和9.75µm,其它条件不变。根据图1,在8.25µm附近,地球红外辐射的光谱辐射通量密度在(0.002 8~0.003 0)W/(cm2µm)间变化,在9.75µm附近的光谱辐射率在(0.004 5~0.007 0)W/(cm2µm)间变化。
利用同样方法进行计算的结果表明,当两个波段的中心波长位于8.25µm和9.75µm并且考虑地球红外辐射的影响时,传感器对中段目标的温度测量误差增加到20.1 K,当目标间的温差小于22.7 K时,EKV就无法区分哪一个目标的温度更高(均为95%的置信概率)。
从计算结果可以看出,在考虑地球红外辐射的影响后,由于地球红外辐射在传感器两个工作波段上的强度差别变大,目标的表观黑度降低,传感器的温度测量误差明显增大,对目标温度高低的分辨能力也明显降低。从计算结果还可以看出,如果传感器工作波段的位置选择不当(如本节假定的8.25µm波段位于大气红外窗口上,而9.75µm波段位于大气吸收峰上的情况),将在更大程度上影响传感器的温度测量误差和温度分辨能力。
4 结论
红外传感器采用双波段红外测温时,目标的黑度(即目标红外发射率随波长的变化)将使温度测量产生方法误差。
在典型场景下,大气层外目标反射的地球红外辐射将使红外传感器的温度测量精度和对目标温度高低的分辨能力显著降低,并且地球红外辐射在传感器两个工作波段上的强度差别越大,红外传感器温度测量的误差就越大,对目标温度高低的分辨能力也越差。
红外传感器是BMD系统中段目标识别的重要传感器。本文的分析表明,目标反射的地球红外辐射将明显降低BMD系统红外传感器对大气层外目标的温度测量和分辨能力。因此只要将真假目标间的温度差控制在一定范围内,并合理利用地球反射的红外辐射来干扰红外测温,BMD系统就无法通过目标的温度及其高低来进行目标识别。
参考文献
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红外学习 篇8
在可见光区与微波区之间, 夹杂着一种波长在0.75-1000μm的电磁波, 这种电磁波便属于红外光。红外光谱在物质的化学组成与结构分析中有着极为广泛的应用, 主要是由于红外光谱在通过物质分子时, 其中某个基团的振动或转动频率与红外光的频率一致, 分子就可以将能量吸收然后迁跃至较高的振动能级, 如果物质分子吸收红外光后发生振动与迁跃, 这一部分波长的光就会被吸收, 就能够较为准确的确定物质的化学组成与结构。在油品分析中, 红外光谱也得到了极为广泛的应用, 其中以中红外光谱技术与近红外光谱技术为最。
一、红外光谱仪实验
1. 仪器基本结构
红外光谱仪主要有迈克尔逊干涉仪、激光管、样品室球面反射镜、样品架、椭圆凹面反射镜、检测器构成, 具体如图1所示。
2. 实验准备
首先需要将电源接通, 然后打开红外光谱仪开关, 使仪器稳定运转30min左右, 再进行实验操作。打开电脑, 在电脑中设置仪器相关参数。
3. 红外光谱图的测试
将盐片红外灯下放入少量滑石粉后滴入微量无水乙醇进行磨光处理, 然后使用无水乙醇将盐片进行清洗, 烘干后备用。在盐片上滴定1滴油液样品, 然后将另外一张盐片平压, 组装成为液池, 保证其中不存在气泡。最后进行扫描。
4. 红外光谱扫描
首先使用近红外光谱技术对油样进行检测, 然后使用中红外光谱技术对油样进行检测。
5. 实验结果
润滑油第一次分析所得图谱与峰数据见表2.润滑油第二次分析所得图谱与峰数据见表3.
6. 结论
公式l=n/ (2* (δ1δ2) ) , 从图2中我们可以发现干涉图中波峰数目n=33, 那么扫描波数范围及其大小为δ1=2000cm-1, δ2=600cm-1, 计算得出l=0.117857mm。
将图2-3中的数据记录, 通过公式CA%=10.32*A1610/l+0.23;CP%=6.9*A720/l+28.38;CN%=100- (CA%+CN%) , 最终得出数据, 见表1.
二、中红外光谱与近红外光谱的本质区别
1. 近红外光谱技术油品分析原理
一般来说, 近红外光谱波长范围在700-2500nm左右, 仅能够测定工艺较为稳定的中控分析, 在油源较为复杂的油样分析方面存在一定的难度。就图谱分析而言, 由于基团的差异性使相同区域内波谱的峰值、峰形与峰位都存在较大的差异。油样主要是由烃类化合物构成, 通过近红外光谱时会出现明显的特征吸收情况。近红外光谱的精确度与灵敏度都较差, 如果油样颜色较深, 透光较为困难, 会加大检测的难度。在分析油样化学组分以及结构的时候, 往往都是通过重叠的吸收峰计算, 根据计算结果推算其相关性数据。近红外光谱硬件设备再现性误差极大, 尤其是在相同机型中, 在数学模型的复制与转移过程中最为严重。究其根本, 还是在于硬件设备上的微小差异经过一系列复杂的计算之后被无限放大, 最终形成较大的误差。在日常工作中, 需要对于每一台设备监理单独的模型样品标定, 才能够实现较为准确的分析。如果采用这样的方式, 就会加大光谱分析工作的难度, 而且无法实现资源信息的共享, 对于系统化的管理与工作效率的提高会造成较大的负面影响。
2. 中红外光谱技术油品分析原理
如果除开样品称量等方面的误差, 可以根据吸光度极限误差值±1%进行考虑。在定性分析方面, 中红外光谱不仅能够鉴定已知物与未知物, 还可以对新化合物的结构进行分析。值得一提的是, 在新化合物结构分析方面, 中红外光谱技术需要与质谱、紫外光谱、核磁共振等多种技术共同分析, 才能够准确的测定新化合物的分子结构, 其中, 中红外光谱扮演着不可或缺的重要角色。红外光谱定量分析是通过吸收峰强度进行, 仅仅需要从物质组分中发现不受到其他干扰影响的吸收峰即可。中红外光谱定量分析的方法主要有两种, 一种为测定光谱带强度, 另一种为测定光谱带面积。除此之外, 还可以采用一种光谱带一阶导数与二阶导数的计算方式, 采用这种计算方式能够准确的测定中红外光谱中出现重叠的光谱带, 还可以测定强峰斜坡上的肩峰, 属于一种极为精确的定量分析方式。
三、中红外光谱技术与近红外光谱技术的性能比较
中红外光谱技术在适用性方面明显强于近红外光谱技术, 近红外光谱技术在油样分析时存在较大的局限性, 只能够检测油源稳定的物质, 针对油源复杂、混合物的分析与检测存在极大的难度。中红外光谱技术不仅能够对油源较为复杂的样品进行分析, 还可以对加油站中混合的油样进行定性的分析, 具有极强的适用性。在误差方面, 近红外光谱技术如果出现了微小的硬件误差, 经过无数次复杂的运算后, 误差将会被无限扩大, 影响了近红外光谱技术的准确性。中红外光谱技术在油样的分析与检测中, 出现误差的概率非常低, 而且还可以适用于多种模型, 具有极高的应用价值。就两种光谱的信息量承载方面来看, 近红外光谱的信息量承载较少, 仅为中红外光谱技术信息量承载的千分之一, 主要是因为大量的信息在倍频的过程中发生了不同程度的衰减与遗失。
结束语
近年来, 红外光谱以其快速、准确、样品需求量少的优势, 在油品分析领域得到了极为广泛的应用。中红外光谱能够在图谱中寻找到物质明显的特征吸收峰, 能够满足油源复杂的油样或混合样品的检测需求, 而近红外光谱仅能够应用于工艺较为稳定的中控分析, 存在一定的局限性。本文就中红外光谱与近红外光谱在油品分析中进行比较, 并做出总结, 以供广大研究人员分析与借鉴。
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红外技术 篇9
1 红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体, 即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号, 通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号, 再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调, 还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制 (PWM) 和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制 (PPM) 两种方法。
2 红外通讯技术的特点
红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术, 被众多的硬件和软件平台所支持:
1) 通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发;
2) 主要是用来取代点对点的线缆连接;
3) 新的通讯标准兼容早期的通讯标准;
4) 小角度 (30度锥角以内) , 短距离, 点对点直线数据传输, 保密性强;
5) 传输速率较高, 目前4M速率的FIR技术已被广泛使用, 16M速率的VFIR技术已经发布。
3 红外数据通讯技术的用途
红外通讯技术常被应用在下列设备中:
1) 笔记本电脑、台式电脑和手持电脑;
2) 打印机、键盘鼠标等计算机外围设备;
3) 电话机、移动电话、寻呼机;
4) 数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表;
5) 工业设备和医疗设备;
6) 网络接入设备, 如调制解调器。
4 红外数据通讯技术的缺点
1) 通讯距离短, 通讯过程中不能移动, 遇障碍物通讯中断;
2) 目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低 (115.2kbit/s) ;
3) 红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输, 功能单一, 扩展性差。
5 红外通信技术对计算机技术的冲击
红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰, 包括历史悠久的调制解调器。预计, 执行红外通信标准即可将所有的局域网 (LAN) 的数据率提高到10Mb/s。
红外通信标准规定的发射功率很低, 因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前, 惠普移动计算分公司正在开发内置式端口, 所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户, 可以把计算机放在电话机的旁边, 遂行高速呼叫, 可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的, 故不需要调制解调器。
红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式, 如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换;在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
6 红外通信技术开辟数据通信的未来
目前, 符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场, 然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统 (PCS) 和全球移动通信系统 (GSM) 网络的建立而充分显示出来。由于红外连接本身是数字式的, 所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽, 可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使用, 建立和保持对无线PCS系统的连接;扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的, 所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用, 包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机, 以提供红外数据通信。而且, 由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器, 所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机, 现在也能以无线方式进行通信。红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机, 在这些地方, 掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM (柜员机) 也可以采用红外接口装置。
预计在不久的将来, 红外技术将在通信领域得到普遍应用, 数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。由于红外通信具有隐蔽性, 保密性强, 故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信, 特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述, 它还将对计算机技术产生冲击, 对未来数据通信产生重大影响。
摘要：外辐射的性质, 其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布;辐射在媒质中的传播特性——反射、折射、衍射和散射;热电效应和光电效应等。红外元件、部件的研制, 包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。红外技术在军事上和国民经济中的应用。在许多基于单片机的应用系统中, 系统需要实现遥控功能, 而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点, 是一种较为常用的通信方式。
关键词：红外技术,红外通信,数据通信
参考文献
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[2]罗兆虹, 詹学文, 戴学安.红外通讯技术在电能表数据交换中的应用[J].电测与仪表, 2002.
红外变焦光学系统设计 篇10
关键词： 光学设计； 红外变焦； 折/衍混合
中图分类号： TN 21文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.03.007
引言
变焦距光学系统是指焦距可在一定的范围内变化，而在变焦过程中像面位置保持不动、相对孔径基本不变，并且在变焦过程中像质保持良好的光学系统。连续变焦的红外光学系统不仅可兼顾大视场搜索和小视场瞄准跟踪的要求，而且还可以解决两档或多档镜头由于视场切换，在短时间内对快速运动的目标丢失这一缺陷。红外技术在医疗、工业方面等也得到了广泛的应用。它可以发现人体温度的微小差异，因而可用来诊断与体温有关的许多疾病。在工业方面，可用于工业热故障探测、热能耗散、无损检测等领域。所以设计红外变焦镜头具有一定的现实意义[1]。
2.3设计结果分析与像质评价
由于该系统的变倍比不大，并且考虑到尽可能小的光学系统筒长，因此采用负组补偿的结构型式为宜。对于后固定组，它主要是为了校正系统的像差。这里应用两片透镜，类似于Petzval物镜的结构型式。这样做有两点好处：（1）第4片透镜的通光口径较大，为了让光线逐渐会聚，所以用两片正透镜。为了避免入射光线在透镜表面的入射角过大（入射角过大，系统的像差不好校正），所以第4片透镜和第5片透镜间距相对较大。同时，第4片透镜与第5片透镜的光焦度分配要合适。（2）第5片透镜的作用类似于场镜，放在像面附近。它具有校正场曲，平衡系统像散的作用。
与可见光波段的材料相比，红外材料的透过率略低。同时要考虑材料对光线的吸收，所以尽可能减少透镜片数是很有必要的。通过合理使用非球面和衍射面，能减少透镜的片数，并且对像差校正也有好处，进而使整个系统结构简单、紧凑。
最终优化得到的长波红外连续变焦光学系统的结构示意图，如图1所示，依次为短焦位置、中焦位置和长焦位置，系统总长209.5 mm，后工作距离10 mm。光学系统在各个孔径处的球差和位置色差，如图2所示。由于系统引入了衍射面和非球面，可以看到在球差和色差得到很好校正。
3结论
设计了工作在8～12 μm波段折射式红外连续变焦光学系统。该系统仅由5片透镜构成，采用负组补偿的型式。在变焦过程中相对孔径不变，F/#为1，系统变倍比为3∶1，焦距50～150 mm，光学筒长209.5 mm。该系统仅使用锗这一种材料，通过引入偶次非球面和衍射面，从而使系统结构简化，并提高了成像质量。系统在空间频率为20 lp/mm 处，各个视场的MTF均在0.5以上。单点金刚石车削的加工工艺已经成熟，非球面及衍射元件可以很好地应用在红外光学系统当中。该光学系统可以广泛应用于前视红外系统及红外扫描成像系统中。
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