什么是紅外輻射?從赫謝爾發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)代熱成像技術(shù)
來源:深圳市凱茉銳電子科技有限公司2025-08-27
一、什么是紅外輻射自然界中一切溫度高于絕對零度(-273.15°C)的物體都能輻射紅外能量。紅外輻射的物理本質(zhì)是電磁輻射,也是一種電磁波。紅外線是一種肉眼不可見的光線,于1800年被英國天文學家威廉·赫謝爾發(fā)現(xiàn),又稱為紅外熱輻射。在物理學上,紅外輻射被定義為波長在 0.75~1000μm 的電磁波。
二、 紅外輻射的波長分類
紅外輻射的波長介于可見光和微波之間:短波與可見光波段的紅光相鄰,長波段與微波相接;根據(jù)產(chǎn)生機理、應用及大氣傳輸特性,紅外輻射可劃分為四個波段:
波段名稱 | 波長范圍 | 特性 |
① 近紅外(NIR) | 0.75~1μm | 臨近可見光 |
② 短波紅外(SWIR) | 1~3μm | 高反射成像 |
③ 中波紅外(MWIR) | 3~5μm | 熱輻射探測 |
④ 長波紅外(LWIR) | 7.5~14μm | 室溫物體成像 |
三、紅外大氣窗口
紅外探測器利用紅外輻射成像,基于大氣傳輸中的“大氣窗口”,分為三大類:
短波紅外:利用環(huán)境反射輻射,圖像類似可見光
中/長波紅外:利用目標自身熱輻射,用于熱成像設(shè)備
當紅外線在大氣層內(nèi)或穿透大氣層時,會受到來自大氣層對輻射傳輸?shù)挠绊懀斐晒獾哪芰λp,這也被稱為大氣消光。大氣消光作用對紅外輻射影響與波長有關(guān),具有明顯的選擇性。紅外在大氣中有三個波段區(qū)間內(nèi)具有很高的透過率,被稱為“大氣窗口”,分別為:短波紅外區(qū)的1~3μm波段,中紅外區(qū)3~5μm波段和遠紅外區(qū)8~14μm。
四、 紅外熱成像技術(shù)
紅外熱成像儀基于光電技術(shù),通過被動接收物體發(fā)出的紅外輻射,精確測量物體表面各點的溫度分布,并以不同色彩直觀呈現(xiàn)溫度差異,最終轉(zhuǎn)換為可供人類視覺分辨的圖像和圖形該技術(shù)突破了人眼的視覺限制,具備以下核心優(yōu)勢:? 全黑暗環(huán)境成像:無需任何主動光源,即使在完全無光條件下也能清晰探測目標。? 強環(huán)境適應性:可穿透煙霧、粉塵等干擾 ? 全天候工作能力:不依賴外部光照條件,晝夜均可穩(wěn)定運行。得益于隱蔽性強、抗干擾性高、目標識別精準等特點,紅外熱成像技術(shù)在軍事偵察、安防監(jiān)控、工業(yè)檢測、醫(yī)療診斷及消防救援等民用領(lǐng)域均發(fā)揮著不可替代的作用。
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