《熱紅外探測(cè)器》旨在通過(guò)解釋熱紅外探測(cè)器的基本原理和各種效應(yīng)之間的相關(guān)性來(lái)填補(bǔ)這一空白。通過(guò)大量的實(shí)例,系統(tǒng)地展示這些基本知識(shí)如何應(yīng)用于解決特定任務(wù)。雖然作者從介紹物理基礎(chǔ)開(kāi)始,但只會(huì)將內(nèi)容介紹到對(duì)具有特定特征的現(xiàn)實(shí)生活中的、可計(jì)算的過(guò)程所必需的程度。
該書(shū)的目標(biāo)是為用戶(hù)創(chuàng)建一個(gè)基礎(chǔ)手冊(cè),它旨在為工程師、技術(shù)人員、技術(shù)管理人員、采購(gòu)商和設(shè)備供應(yīng)商提供有關(guān)使用現(xiàn)代紅外探測(cè)器和測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)用知識(shí)。該書(shū)主要研究的是熱紅外探測(cè)器,這樣就可以避免超出范圍,并將其作為手冊(cè)使用。作者認(rèn)為這并不會(huì)構(gòu)成任何嚴(yán)格的限制:一方面,它主要是無(wú)須冷卻的熱傳感器,代表了商業(yè)銷(xiāo)售的增長(zhǎng)點(diǎn),并決定了新應(yīng)用的主要部分;另一方面,可以將該書(shū)內(nèi)容的主要部分應(yīng)用于量子探測(cè)器。
幾十年前,紅外技術(shù)還主要用于軍事技術(shù)領(lǐng)域,然而,近年來(lái)它已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于人們的日常生活中,如運(yùn)動(dòng)和火災(zāi)探測(cè)器、耳溫計(jì)、記錄烤面包機(jī)褐變程度的傳感器、用于非接觸式溫度測(cè)量的手持高溫計(jì)和熱成像設(shè)備。紅外傳感器甚至是技術(shù)診斷、無(wú)損評(píng)價(jià)方法、環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣體傳感器和遙感等新應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)。
紅外輻射的技術(shù)既可以不接觸地進(jìn)行溫度測(cè)定,也可以用來(lái)測(cè)定物體是否存在以及物體本身的特性,包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
(1)在室溫下,黑體的光譜輻射最大值大約處于10μm波長(zhǎng)附近,因此這種輻射波長(zhǎng)范圍對(duì)于探測(cè)真實(shí)物體和確定其特性具有重要意義。
。2)有機(jī)分子和無(wú)機(jī)分子、原子之間的鍵顯示出共振頻率幾乎總是對(duì)應(yīng)于紅外光譜范圍內(nèi)的波長(zhǎng)。如果能確定物質(zhì)和物質(zhì)混合物的頻率或波長(zhǎng)相關(guān)的反射、發(fā)射和吸收特性,那么也能確定材料的原子或分子結(jié)構(gòu)。
紅外線(xiàn)輻射在上述領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用不斷增加,這與紅外線(xiàn)測(cè)量技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)有關(guān),具體如下:
。1)改進(jìn)了紅外探測(cè)器的性能。研究重點(diǎn)是提高傳感器的探測(cè)能力,提高傳感器的溫度分辨率,以及向非制冷傳感器原理的轉(zhuǎn)變。
。2)高度集成傳感器陣列的發(fā)展。探測(cè)器陣列的大量像素需要元件小型化,從而也需要向半導(dǎo)體技術(shù)過(guò)渡,以及傳感器元件和評(píng)估電子元件集成。硅基片上的薄層、評(píng)估電子器件的標(biāo)準(zhǔn)電路的使用以及改進(jìn)電路技術(shù)的發(fā)展尤為重要。
(3)優(yōu)化紅外測(cè)量系統(tǒng)。研究的重點(diǎn)是改進(jìn)所有系統(tǒng)組件,優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的特性。
(4)分析和開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用:非接觸、與發(fā)射率無(wú)關(guān)的溫度測(cè)量、光譜應(yīng)用、微型光譜、多色傳感器、識(shí)別系統(tǒng)等。
尤其是熱紅外傳感器,對(duì)于民用非常重要,因?yàn)樗鼈兛梢圆幌窳孔犹綔y(cè)器那樣須在冷卻狀態(tài)下使用,因此適用于小型和經(jīng)濟(jì)高效的解決方案,從而適用于大量應(yīng)用場(chǎng)合。
目前,不僅有大量的熱紅外傳感器被應(yīng)用,而且在尺寸、設(shè)計(jì)、光學(xué)條件、熱和空間分辨率等許多框架條件方面的技術(shù)要求也多樣化。這就導(dǎo)致了非常復(fù)雜的問(wèn)題,用戶(hù)必須在設(shè)計(jì)、優(yōu)化測(cè)量安排或條件時(shí)解決這些問(wèn)題。測(cè)量鏈每一個(gè)單獨(dú)的部分都會(huì)影響紅外輻射源和測(cè)量系統(tǒng)輸出信號(hào)之間的關(guān)系,因此沒(méi)有簡(jiǎn)單的規(guī)則,沒(méi)有對(duì)相關(guān)問(wèn)題的基本了解,問(wèn)題就無(wú)法解決。
能夠概括這些問(wèn)題的文獻(xiàn)非常有限。本書(shū)旨在通過(guò)解釋熱紅外探測(cè)器的基本原理和各種效應(yīng)之間的相關(guān)性來(lái)填補(bǔ)這一空白。通過(guò)大量的實(shí)例,系統(tǒng)地展示這些基本知識(shí)如何應(yīng)用于解決特定任務(wù)。雖然作者從介紹物理基礎(chǔ)開(kāi)始,但只會(huì)將內(nèi)容介紹到對(duì)具有特定特征的現(xiàn)實(shí)生活中的、可計(jì)算的過(guò)程所必需的程度。
本書(shū)的目標(biāo)是為用戶(hù)創(chuàng)建一個(gè)基礎(chǔ)手冊(cè),它旨在為工程師、技術(shù)人員、技術(shù)管理人員、采購(gòu)商和設(shè)備供應(yīng)商提供有關(guān)使用現(xiàn)代紅外探測(cè)器和測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)用知識(shí)。本書(shū)主要研究的是熱紅外探測(cè)器,這樣就可以避免超出范圍,并將其作為手冊(cè)使用。作者認(rèn)為這并不會(huì)構(gòu)成任何嚴(yán)格的限制:一方面,它主要是無(wú)須冷卻的熱傳感器,代表了商業(yè)銷(xiāo)售的最大增長(zhǎng)點(diǎn),并決定了新應(yīng)用的主要部分:另一方面,可以將本書(shū)內(nèi)容的主要部分應(yīng)用于量子探測(cè)器。