红外探测技术的应用及发展

来源:用户上传      作者:

　　摘要：本文阐述了红外探测技术的原理，提出了红外探测技术的应用与发展趋势。文章认为，红外预警探测系统的效率、定位精度和敏感度越来越好，检测间距更加远，误报率也明显变低。所以，红外探测技术将在以后施展更大的效益。
　　[关键词]红外探测技术应用发展
　　1引言
　　红外探测技术通过对目标与背景之間的红外辐射不同的信息来取得目标与背景信息，包含光学系统与探测器、显示设备、信息处理器、信息输出接口、扫描与伺服控制、中央计算机等设施。红外接收光学系统的作用是取得目标或者目标区域之内的红外辐射。红外探测器的结构与接收光学系统相似。传统的接收光学必须在红外范围内工作，其光学材料和涂层需要和工作波长兼容。红外探测器把目标与背景的红外辐射转换成电信号。红外探测器经非均匀性校正放大后，红外辐射以视频的状态输出到信息处理器。信息处理器由软件与硬件构成。在合成过程中，对视频进行加快处理，获取目标。显示装置可以通过数据接口的输出实时显示视频信号与状态信息。中央计算机的作用是向系统提供时间、状态、接口还有内部与外部命令。扫描伺服控制器控制光学扫描器或伺服平台以与光学扫描器或伺服平台。服务平台的角度位置信息发送给中央计算机。
　　2红外探测技术的原理
　　假如无论什么样的物体的温度高于绝对零度，它就会释放红外辐射。由于物理对象不同部分的温度相异，辐射率会区别，呈现出不同的辐射特性。红外检测设备通过大气传输接收图像，然后通过光电转换，可以用肉眼观察图像。红外探测技术使用目标和背景。由红外辐射差异形成的热点或图像用于获取目标和背景信息。检测系统包括：中央计算机和激光测距，光学系统和检测器，信息处理器，扫描和伺服控制，显示设备，信息输出接口等。
　　红外接收光学系统的构成类似于传统的接收光学系统。由于它在红外波段工作，红外接收光学系统的光学材料和涂层需要与其他波长兼容。红外探测器将最终目标和背景的红外辐射转换成电信号，并在非均匀性校正和扩大后以动态影像形式输出到信息处理器。信息处理器由硬件和软件构成。在迅速处理视频之后，可以获得目标信息。通过数据接口输出，显示设备可以实时显示视频信号和状态信息。
　　3红外探测技术的应用与发展趋势
　　3.1几种红外探测技术的应用
　　红外探测技术拥有特别的优点：无形的红外辐射，保密性好;良好的环境适应性;无源接收系统，抗干扰能力强;体积小，重量轻，功耗低;可以揭示伪装的目标;分辨率优于微波，因此广泛应用于红外夜视，红外探测，红外引导等领域。
　　3.1.1红外侦查、监视
　　红外侦察监视主要包括空间、空中、地面的红外侦查与监视，按工作方式来分可划分为主动装置和被动装置。IDRS（红外探测装置）的应用范围非常广：负有监视任务的监视卫星，负有警戒任务的警戒装置，负有救援任务的救援直升机等，舰艇配备的监视系统等等，都需要安装红外探测装备。
　　3.1.2红外制导
　　通过目标本身的红外辐射引导导弹自动接近目标，提高命中率。红外制导的常用工作方式有空对空、空对地、地对空、反坦克导弹等，红外焦平面显示制导技术具有较高的识别诱饵能力。而有非常高的命中率。
　　3.1.3红外对抗
　　为保护大型飞机和直升机免遭红外制导导弹的威胁，红外对抗系统得到迅猛发展。基于激光的多波段对抗系统用来躲避热寻导弹的威胁，保护直升机和攻击机;定向红外对抗系统保护作战平台免受热寻导弹威胁。
　　3.1.4探测和预报
　　（1）红外技术在隧道岩溶探测与预测中的应用，对于隧道的岩溶探测，特别是在隧道的工作面，目前还没有有效的方法。传统的探地雷达方法耗时长，而且探测距离又短，精度又低。考虑到地质灾害的主要来源是水，在隧道中引入了红外探测技术。红外波段的电磁波向外发射时，红外辐射场具有密度、能量、动量、方向等信息。岩层会向外辐射红外线。同时，岩层内部的地质信息以红外辐射场强度变化的形式传递。
　　（2）在安防领域，红外探测技术得到了深化发展。一旦入侵人进入探测区域内，红外探测器中的热电元件就能检测感知人体的存在或移动，并把热电元件的输入信号转换成电压信号，再通过微处理器处理并发现报警信息。红外探测器可用在需要防护的围墙，草坪，室内和其他空间区域。它使用和安装方便，能够和其他探测器结合使用。它安全性好，可靠性好，经济性好，是目前民防产品的主要选择。
　　（3）在森林防火领域，红外探测技术得到了长足进步。我国普遍采用加强警示和处罚等“人防”手段，这种做法成本不低，且需耗费大量人力物力。因而，如何在“人防”手段之外，辅以较为高效、安全的“技防”手段，便成为了一个不得不思考的问题。在国内景区、森林火灾报警装置中，火灾探测器是火灾报警系统的重要部件和传感机构。倘若发生火灾，火灾的特征物理量，例如温度、烟雾、气体和辐射强度，被转换成电信号，并且报警信号被立即发送到火灾报警控制器。
　　3.2红外探测技术发展趋势的预测发展分析
　　随着红外技术的高速发展，红外仪器在使用方面有更高需求：由于探测目标、最小可探测辐照度、噪声等，要求高探测灵敏度;随着定位跟踪精度、抗干扰能力和智能化能力的提高，对红外仪器的运行机理、结构方面和信号方面处理提出了提升的要求。探测器从单元进展到多个线性阵列，再进展到区域阵列，单元面积越来越小;由信号调制机制进展到扫描机制;从单视场发展到可变视场，从简单信息进展到多信息的收购和处理，这些都将成为今后红外探测技术趋势的发展。
　　4总结
　　因多波段运作、数据的融合、复杂的检测与各种各样高科技应用的扩展，红外预警探测系统的灵敏度、成率和定位精度都越来越高，.探测的距离也越来越长，误差率也明显变低。所以，红外探测技术会在以后发挥更大的作用。
　　参考文献
　　[1]李创业，基于GPRS和红外探测技术的家庭安防系统的研究与设计[D].湖南大学，2014..
　　[2]赵庆珍。红外探测技术用于预测煤与瓦斯突出的试验[J].采矿与安全工程学报，2009，26（04）：529-533.
　　[3]刘琦.256x320阵列多功能红外读出电路的设计[D].南京邮电大学，2016.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14928153.htm