1、第三章紅外輻射源，第一類紅外輻射源。黑體輻射源作為輻射標準用于紅外設備的絕對校準。2.紅外技術中使用的紅外輻射源。3.紅外系統(tǒng)用于探測、定位和識別的紅外目標源。背景輻射源干擾紅外系統(tǒng)檢測3.1黑體輻射源，絕對黑體定義：在任何溫度下都能吸收所有波長的所有入射輻射的物體。絕對黑體輻射也稱為黑體輻射。1.黑體輻射源的產生：1。1859年基爾霍夫定律；2.1860年，奇爾丘提出了制作黑體輻射源的理論原理，指出腔體應處于理論等溫狀態(tài)，輻射孔的面積應與腔體內表面的面積相比可以忽略不計。3.杰夫理論的建立是在20世紀50年代。4.隨著計算機技術的發(fā)展，黑體的有效發(fā)射率可以達到0.9999以上。3.1.1黑體

2、輻射源的特性。首先，黑體輻射源通常用作輻射標準：1 .校準各種紅外輻射源的輻射強度；2.校準各種紅外探測器的振鈴率；3.測量紅外光學系統(tǒng)的透光率；4.研究各種物質表面的熱輻射特性；5.研究大氣或其他物質對輻射的吸收或傳輸。第二，測量黑體輻射源性能的優(yōu)缺點?？涨?中的有效發(fā)射率。輻射能通量。黑體空腔3的工作溫度。黑體輻射源的類型分類1。1273K以上稱為高溫黑體，輻射能通量在近紅外波段；2.3731273K稱為中溫黑體，輻射能通量在中紅外波段；3.223373K稱為近室溫黑體，輻射能量通量在遠紅外波段；223K以下的稱為低溫黑體。3.1.2黑體輻射源有效發(fā)射率的計算，空腔黑體輻射源發(fā)射率的公式推

3、導高斯理論： 1954年，高斯提出了一個計算開放空腔有效發(fā)射率的表達式，可用于球形、圓柱形和圓錐形空腔有效發(fā)射率的理論計算。0=1 (1- )(S/St-/)/(1-S/St) S/St 0空腔有效發(fā)射率，空腔內壁材料的發(fā)射率St空腔內壁面積，S開口面積，對應黑體開口面積S的立體角，3.1.3黑體輻射源結構和設計要求，1。結構圖2?？涨缓隗w源的空腔結構：錐形空腔、圓柱形空腔和球形空腔3。根據(jù)高夫的理論公式4，推導出三種空腔形狀的有效發(fā)射率。腔體選擇1。在相對腔長(l)相等、腔材料表面發(fā)射率相同的條件下，錐形腔的發(fā)射率最小，球形腔的發(fā)射率最大，圓柱形腔的發(fā)射率略小。2.圓柱腔和圓錐腔具有體積小、

4、重量輕、易于保溫和加工的優(yōu)點；球形腔用于制作大口徑黑體源。3.在高、中、低溫全黑輻射源中，圓柱形腔被廣泛用作具有相同精度的黑體。工業(yè)標準中的中溫黑體輻射源通常是錐形腔。4.如果腔壁材料足夠大，并且L/R足夠大，0將獨立于波長并接近1。因此，5 .空腔材料的選擇，1。盡可能選擇具有高表面發(fā)射率和漫反射性能的材料。2.選擇在黑體的工作溫度范圍內具有良好的抗氧化能力。3.為了使溫度分布均勻，我們應該選擇具有較高熱導率的材料。加熱的要求是實現(xiàn)腔體的均勻加熱，使腔體壁面溫度分布均勻，合理分布加熱線圈。要求中部稀疏，后端稍密，離腔體開口越近，密度越大。常用23組電熱絲，或采用恒溫熱流法，但成本高。溫度測量

5、和控制的要求鉑電阻溫度計通常被插入空腔中以測量空腔溫度。將另一個溫度計插入試管(3)采用優(yōu)化的無感電熱絲特殊纏繞方式，使線圈密度沿軸向合理分布，從而獲得均勻的溫度分布。(4)采用優(yōu)質的抗沖擊材料和精密的機械結構來抵抗沖擊和振動。2.大口徑黑體輻射源包括大口徑中溫黑體輻射源和大口徑近室溫黑體輻射源。3.目前廣泛使用的是溫差電控溫黑體源，其工作溫度為-4060，即0.995。3.2電熱固體紅外輻射源，3.2.1能斯特燈1。結構：它是由氧化鋯、氧化釔和少量其他物質制成的棒狀或管狀固體紅外輻射源。2.工作條件：室溫下是絕緣體。點火前，電壓應增加到230伏左右，并用酒精燈(或電熱絲)預熱到800伏左右，

6、然后開始導電。3.特點：可直接在空氣中點燃，機械強度低，使用壽命短。表面狀況受空氣影響，點火困難。4.參數(shù)：功耗45W，0.1ATC=1980K3.1毫米* 12.7毫米，3.2.2硅碳棒，1。硅碳棒是一種棒形或管狀輻射源，由含95%以上碳化硅的材料制成。2.特點：機械強度好，使用壽命長，使用方便，受電壓影響小；然而，它體積大，最高溫度低，容易升華，需要低電壓，大電流和大功率消耗。3.用法：4 .參數(shù)：3.2.3鎢燈。鎢因其熔點高(3680K)、蒸發(fā)速率低、可見光波段選擇性好、高溫機械強度高和易于加工而廣泛應用于白熾燈。分類：1 .鎢燈：輻射波長在3m 2以下。鎢絲燈：2毫米寬，0.05毫米厚

7、。鎢管黑體燈：可見光區(qū)光譜發(fā)射率高，可達0.95，真空溫度可達1800，氬氣燈可達2700。3.2.4乳白色應時加熱管，1。結構：以水晶為原料的坩堝兩端的電極是石墨發(fā)射體，在真空電阻爐(1740)中加熱到熔融狀態(tài)時被拉出來。在熔化過程中，氣體在熔化物中形成大量小氣泡，因此外觀呈乳白色。2.特點：(1)高發(fā)射率和選擇性發(fā)射；(2)熱慣性??；(3)溫度快速上升；(4)溫度通常為400-500；(5)白色外觀。3.3氣體放電輻射源1。原則和組成：1 .原理：當電流通過氣體介質時，會有多種放電現(xiàn)象，可作為輻射源，輝光放電和電弧放電被廣泛使用。2.結構：如圖2所示。發(fā)光過程(三階段式)(1)自由電子被外

8、部電場加速；(2)加速的電子與氣體原子碰撞，激發(fā)氣體原子；(3)當受激原子回到基態(tài)時，它們以輻射的形式釋放能量。3.3.1汞燈，1。原則2。結構圖3。汞燈的放電過程4。汞燈的三個工作階段。使用中應注意的問題。應用7。分類3.3.2氙燈，一種由高壓或超高壓惰性氣體放電現(xiàn)象制成的輻射源，如氙燈。結構圖：特點：氙燈與水銀燈的區(qū)別：在啟動氙燈之前，常溫下有很高的氣壓，所以點燃惰性氣體放電燈時需要輔助觸發(fā)。汞燈啟動前，蒸氣壓不高，所以需要輔助電極。3.3.3碳弧，結構；電弧發(fā)生在大氣中的兩根碳棒之間。為了保持電弧穩(wěn)定，陽極由芯制成。普通碳弧陽極的外殼和燈芯由純碳材料制成，燈芯材料柔軟。工作模式：陽極中心形成穩(wěn)定的火焰口(弧脊)，90%的輻射由弧脊發(fā)出。啟動模式：3.6自然紅外輻射源，太陽輻射，太陽輻射強度高達6200wcm-2 1，太陽輻射光譜分布，太陽光譜從波長10納米或更短的x光延伸到波長大于100米的無線電波。目前，它可以測量太陽的整個波長范圍(0.12-1000米)。2，太陽常數(shù)和太陽光譜輻射，太陽常數(shù)：