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紅外技術應用

日期:2025-01-22 19:15
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摘要:

      紅外技術的英文名稱是:Infrared Technique。紅外技術的內容包含四個主要部分,紅外輻射的性質,紅外元件、部件的研制、把各種紅外元、部件構成系統的光學、電子學和精密機械、紅外技術在**上和國民經濟中的應用。
  紅外技術發展的先導是紅外探測器的發展。60年代激光的出現極大地影響了紅外技術的發展,促使出現新的探測器件和新的輻射傳輸方式,推動紅外技術向更先進的方向發展。
  紅外應用產品種類繁多,應用廣泛。紅外線自1800年被發現以來,人們對她的研究從來沒有停止過,目前已經開發出了眾多的應用產品,從醫療、檢測、航空到**等領域,幾乎處處都能看到紅外的身影。本文選擇了紅外熱像、紅外通訊、紅外光譜儀、紅外傳感器等幾個比較大的產品領域做介紹。紅外技術的發展前景十分的廣闊,在**和民用領域都有著極其廣闊的應用。按應用領域可分為:安防領域、消防領域 、電力領域 、企業制程控制領域、醫療領域、建筑領域、遙感領域等。
  
  關鍵字: 紅外輻射 外探測器 紅外線

  紅外技術的英文名稱是:Infrared Technique。紅外技術的內容包含四個主要部分:
   1.紅外輻射的性質,其中有受熱物體所發射的輻射在光譜、強度和方向的分布;輻射在媒質中的傳播特性--反射、折射、衍射和散射;熱電效應和光電效應等。
   2.紅外元件、部件的研制,包括輻射源、微型制冷器、紅外窗口材料和濾光電等。
3.把各種紅外元、部件構成系統的光學、電子學和精密機械。
   4.紅外技術在**上和國民經濟中的應用。由此可見,紅外技術的研究涉及的范圍相當廣泛,既有目標的紅外輻射特性,背景特性,又有紅外元、部件及系統;既有材料問題,又有應用問題。

  一、紅外技術應用的起源與發展
  紅外技術應用發展的先導是紅外探測器的發展。1800年,F?W?赫歇爾發現紅外輻射時使用的是水銀溫度計,這是*原始的熱敏型紅外探測器。
  1830年以后,相繼研制出溫差電偶的熱敏探測器、測輻射熱計等。在1940年以前,研制成的紅外探測器主要是熱敏型探測器。
  19世紀,科學家們使用熱敏型紅外探測器,認識了紅外輻射的特性及其規律,證明了紅外線與可見光具有相同的物理性質,遵守相同的規律。它們都是電磁波之一,具有波動性,其傳播速度都是光速、波長是它們的特征參數并可以測量。
  20世紀初開始,測量了大量的有機物質和無機物質的吸收、發射和反射光譜,證明了紅外技術在物質分析中的價值。
  30年代,**出現紅外光譜代,以后,它發展成在物質分析中不可缺少的儀器。
  40年代初,光電型紅外探測器問世,以硫化鉛紅外探測器為代表的這類探測器,其性能優良、結構牢靠。
  50年代,半導體物理學的迅速發展,使光電型紅外探測器得到新的推動。
  到60年初期,對于1~3、3~5和8~13微米三個重要的大氣窗口都有了性能優良的紅外探測器。在同一時期內,固體物理、光學、電子學、精密機械和微型致冷器等方面的發展,使紅外技術在軍、民兩用方面都得到了廣泛的應用。
  60年代中葉起,紅外探測器和系統的發展體現了紅外技術的現狀及發展方向。
  在紅外技術的發展中,需要特別指出的是:60年代激光的出現極大地影響了紅外技術的發展,很多重要的激光器件都在紅外波段,其相干性便于移用電子技術中的外差接收技術,使雷達和通信都可以在紅外波段實現,并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前,紅外技術僅僅能探測非相干紅外輻射,外差接收技術用于紅外探測,使探測性能比功率探測高好幾個數量級。另外,由于這類應用的需要,促使出現新的探測器件和新的輻射傳輸方式,推動紅外技術向更先進的方向發展。

  二、紅外技術應用
  紅外技術應用產品種類繁多,本文選擇紅外熱像、紅外通訊、紅外光譜儀、紅外傳感器等幾個比較大的領域做介紹。

   1、紅外熱像儀
  紅外熱像儀行業是一個發展前景非常廣闊的新興高科技產業,也是紅外應用產品中市場份額*大的一塊,在軍民兩個領域都有廣泛的應用。紅外熱像儀在現代戰爭條件下的衛星、導彈、飛機等**武器上獲得了廣泛的應用。同時,隨著非制冷紅外熱成像技術的生產成本大幅度降低,該產品的應用已延伸到了電力、消防、工業、醫療、安防等國民經濟各個部門。
  據美國有名高科技行業咨詢公司Maxtech International的預測,未來5年全球民用紅外熱像儀市場需求年均增長率將達到15%,到2012年,全球民用紅外熱像儀的市場需求將達到38.12億美元。由于國內經濟高速發展,中國紅外熱像儀市場的年均增長率可以達到20%,預計2011年中國民用紅外熱像儀市場的需求量可以達到9.95億元。以美國為例,2000年,美國紅外成像與紅外測溫系統的市場銷售總額為18.2億美元,比1999年增長了3%,預計到2008年,總的市場銷售額將達到28.2億美元,年綜合增長率達到6.5%。
   “我國紅外熱像儀市場還處于起步階段,未來發展空間巨大。”中國光學學會常務理事兼秘書長倪國強先生在中國光電產業高層論壇上表示:在發達國家的**領域,紅外熱像儀已得到非常廣泛的配置,例如海灣戰爭中平均每個美國士兵配備1.7具紅外熱像儀。與發達國家相比,目前我國**中紅外熱像儀的應用相對較少,其市場遠景需求量相當巨大。隨著高性能多色紅外焦平面以及智能靈巧型片上圖像處理技術的發展,預計這一比例還將繼續走高。
  隨著北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等國內大型活動的增加,對**的要求越來越嚴格,越來越多的場所需要24小時持續監控。紅外線在夜間監視的應用更加突出,不僅金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻庫、文物部門、監獄等重要部門采用,而且也在一般監控系統中也被廣泛采用,甚至居民小區監控工程也應用了紅外線攝像機。帶動了紅外攝像市場持續升溫。

   2、紅外光譜儀
  紅外光譜儀主要用于化學物理分析領域,可應用于各種物理化學實驗室、石油、農業、檢測等領域。按應用范圍可分為通用型紅外光譜儀和專用紅外光譜儀,按波長范圍分可分為近紅外光譜儀和遠紅外光譜儀,目前以近紅外光譜儀為主。現代近紅外光譜分析技術包括了近紅外光譜儀、化學計量學軟件和應用模型三部分。只有三者的**結合才能達到高性能的要求。目前近紅外專用光譜儀器的研制及應用在國內已受到很多專家的關注,并已開發研制出一批適應國內分析對象的儀器及應用軟件。如,中國石油科學院的一批年輕學者在陸婉珍院士的帶領下,研制和開發出了有我國自主知識產權的近紅外專用光譜儀器及其在我國石油科學中應用的一些軟件;以北京農業大學嚴衍祿教授領導的“中國農業近紅外分析技術網絡系統”課題已完成,研制和開發了有自主知識產權的、適用于中國農業品品質的分析的軟件;相秉仁教授在中國藥科大學分析計算中心建立了Internet近紅外光譜分析虛擬建模中心,進行近紅外光譜分析的建模和數學模型維護等工作,并建立了一些***近紅外分析的數學模型。

   3、紅外傳感器
  在實現遠距離溫度監測與控制方面,紅外溫度傳感器以其優異的性能,滿足了多方面的要求。在產品加工行業,特別是需要對溫度進行遠距離監測的場合,都是溫度傳感器大顯身手的地方。在食品行業紅外溫度可以在不被污染的的情況下實現食品溫度記錄,因此備受歡迎。光纖紅外傳感器還具有抗電磁和射頻干擾的特點,這為便攜式紅外傳感器在汽車行業中的應用又開辟了新的市場。
  隨著紅外測溫技術的普遍應用,一種新型的紅外技術—智能(Smart)數字紅外傳感技術正在悄然興起。這種智能傳感器內置微處理器,能夠實現傳感器與控制單元的雙向通信,具有小型化、數字通信、維護簡單等優點。另外,隨著便攜式紅外傳感器的體積越來越小,價格逐漸降低,在食品、采暖空調和汽車等領域也有了新的應用。比如用在食品烘烤機、理發吹風機上,紅外傳感器檢測溫度是否過熱,以便系統決定是否進行下一步操作,如停止加熱,或是將食品從烤箱中自動取出,或是使吹風機冷卻等。隨著更多的用戶對便攜式紅外溫度傳感器的了解,其潛在用戶正在增加。

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