正文
紅外系統按其功能可分為:①紅外夜視和熱成像系統,如紅外望遠鏡、瞄準器、前視紅外儀等;②輻射計和紅外測溫計;③紅外搜尋和跟蹤系統,如紅外製導;④紅外測距系統,如被動式內基線測距、紅外雷射測距等;⑤紅外光譜分析系統,如紅外分光光度計、氣體分析儀和毒氣報警器等;⑥通信系統,如紅外電話、光纖通信系統等;⑦紅外遙感系統,如紅外行掃描器、紅外掃描輻射計、多光譜掃描輻射計等。紅外系統按工作方式有兩種分法:成像系統和非成像系統;主動式和被動式系統。所謂主動式,是系統裝備有照射用的紅外輻射源;而被動式則無需設定照射的輻射源,依靠目標本身發射的或反射周圍的紅外輻射工作。
紅外系統獲取並加以利用的信息大致有:發現紅外輻射源,確定其位置;測量目標的紅外輻射強度及其變化;測定紅外輻射的波長分布或分波段的輻射量;測定並獲取紅外輻射在空間的分布,或者取得紅外圖像,實現紅外圖像轉變為可見圖像;通過紅外輻射傳遞信息。
紅外輻射源 在紅外系統中,紅外輻射源不僅指發射紅外的物體,反射或散射紅外的物體也可作為紅外輻射源。其紅外輻射低於周圍背景紅外輻射的物體,同樣可認為是輻射源,甚至可認為是一個負的紅外輻射源。紅外輻射源在系統中有各種作用:輻射的計量標準,如黑體;信息的發射體,如通信中的紅外雷射器;被探測的目標,如飛機、飛彈、工廠和港口等;背景,如雲塊、建築物等。但目標與背景只是相對而言。紅外輻射源的光譜特徵、幾何尺寸、運動速率和空間分布等很重要,往往由此決定紅外系統的技術要求。
紅外輻射在大氣中傳播,受到大氣的吸收和懸浮顆粒的散射等,直接影響紅外系統的工作。大氣由於存在H2O和CO2等分子的紅外吸收帶,僅有少數幾個波段對紅外輻射是透明的,如1~2.7、3~5、8~14微米。這些波段稱為大氣視窗。在野外工作的紅外系統也只能選擇在這三個視窗內工作。即使這樣,對於精確的測量,還必須考慮大氣衰減的修正。
紅外光學機械裝置 它的作用是收集紅外輻射,進行成像、分光、濾光,最後將其有效地傳輸給紅外探測器。紅外光學裝置有透射式和反射式兩種。紅外波段相當寬,而透紅外的材料有限,因此,紅外系統常採用反射式的光學部件。紅外系統要實現搜尋、跟蹤、成像等功能,需將光學部分通過擺動、旋轉、振動等動作實現一定方式的掃描。單元紅外探測器要實現成像,必須進行二維掃描。線列探測器,只進行一維掃描。圖中表示幾種掃描方式。 紅外探測器 將紅外輻射轉變為電信號的器件,是紅外系統的核心部分。紅外探測器從單元、多元向面陣發展,從而影響紅外系統結構設計。在多元、多波段的紅外系統中同時使用多種探測器,它們的視場排列和各波段的視場之間的配準很重要。許多探測器需要在低溫下工作,紅外系統可採用各種微型致冷器為探測器提供工作條件(見紅外探測器)。
電子信號處理裝置 紅外輻射一般很弱,紅外探測器輸出的信號一般都是弱信號。電子系統首先放大弱信號,然後進行信息處理。紅外系統多數是輸出圖像信息,信息率很高,並且多數是數位化處理。電子系統最終提取有用的信息供人們使用。