TENSOR-27红外漫反射附件
一、漫反射原理及测量
（一）漫反射基本原理
当光照射到疏松的固态样品的表面时，除有一部分被样品表面立即反射出来（称为镜反射光）之外，其余的入射光在样品表面产生漫射，或在样品微粒之间辗转反射逐渐衰减，或为穿入内层后再折回的散射。这些接触样品微粒表面后被漫反射或散射出来的光具有吸收－衰减特性，这就是漫反射产生光谱的基本原因。漫反射装置的作用就是最大强度地把这些漫射、散射出来的光能收聚起来送入检测器，使得到具有良好信噪比的光谱信号。
（二）漫反射的测量
由于光线照射到固体样品上时，镜面反射和漫反射是同时存在的，将待测样品在合适的基质中稀释，能够有效的消除镜面反射和避免产生吸收峰饱和的现象。稀释基质应在研究波数范围内对IR光无吸收且有较高反射能力，常用的稀释基质有KCl和KBr等。卤化钾与样品的比例一般在20: 1至10: 1之间。测试时将卤化钾与样品混合装入样品槽即可测得混合粉末的漫反射谱，将该谱与卤化钾粉末的漫反射相比就得到样品的漫反射谱。
漫反射谱有两种表示方式，一种用漫反射率(漫反射光与入射光强度之比)来表示，另一种用Kubelka-Munk函数f(R∞)来表示。漫反射用于定量分析时，与样品浓度C呈线性关系的不是峰高，是根据Kubelka-Munk函数得出的f(R∞)。漫反射率和样品浓度的关系可由Kubelka-Munk方程来描述：
f(R∞)=(1- R∞)2/2R∞=K/S
上式中f(R∞)称为K-M函数，R∞代表样品层无限厚时的漫反射率（实际上几个毫米厚度就可以了），K为样品的吸光系数，S为样品的散射系数（与样品粒度有关，粒度一定时为常数）。由于K与粉末样品浓度C成正比，由此可知，f(R∞)与C成正比，这是漫反射定量分析的依据。
下图为咖啡因的红外透射谱和K-M谱图：从图可以看出漫反射K-M图与透射吸收法得到的谱图形状基本一致。
图1 咖啡因红外透射谱图
图2 咖啡因K-M谱图
使用K-M方程时要注意以下问题：
（1）在高浓度区域，K-M方程不适用，一般需将样品稀释到无吸收的卤化钾基质中进行测量。样品浓度要在10%以下。
（2）当用卤化钾做参比样品时，R∞可用R∞（样品）和R∞（参比）之比取代来计算，即R∞=R∞（样品）/R∞（参比）。
（3）散射系数S与样品密度和粒子尺寸有关。当比较一系列化合物的漫
反射谱时，粒子尺寸和样品密度也应保持一致。
（4）卤化钾反射率与粒子尺寸有关，粒径越小，测得漫反射谱质量越好。
二、漫反射装置
漫反射附件
样品底架样品架样品槽矫正镜面
三、漫反射技术的应用
漫反射技术主要用于测量粉末样品和浑浊的液体，适用于不可用压片法测量的样品。在高分子材料及其添加剂、煤、矿物、纤维等的IR测量中得到广泛应用。
1、要求不改变初始状态的样品
在很多研究工作中，要求保持样品的初始状态，但经过红外制样后往往会改变了这种初始状态，而使用漫反射光谱测量可以满足这一要求。如为了连续观测导电高分子粉末样品在空气中的氧化降解或者分析固体样品的表面形貌，把样品制成KBr压片显然是不适宜的。
2、难以压片制样的样品
对于某些难以碾碎或者颜色太深的样品，不适宜用红外压片法制样。如煤、矿物、导电高分子等通常有很深的颜色，进行正常的透射测量，必须采用极薄的膜，而且由于光的散射得不到高质量的光谱；纤维、橡胶等难碾碎制样的样品，用红外透射测量也是很困难的。而漫反射基本不需要制样，对于该类样品非常适用。
四、漫反射技术特点
1、漫反射技术适用于难用压片法测量的样品和需维持表面形貌的固体样品，在高分子材料及其添加剂、煤、矿物、纤维等的IR测量中得到广泛应用。但漫反射光强度弱，因此需要傅里叶变换红外光谱仪的高光通量和高信噪比结合。
2、由于光线照射到固体样品上时，镜面反射和漫反射是同时存在的，因此增加样品表面粗糙度，能使镜面反射减少，漫反射强度增高。
红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用 基本原理 当红外光照射物质分子时，其具有的能量引起振动能级和转动能级的跃迁，不同的分子和基团具有不同的振动，根据分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子的结构。 利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。 红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。 分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。 分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多。 红外光谱的应用 （一）化合物的鉴定 用红外光谱鉴定化合物，其优点是简便、迅速和可靠；同时样品用量少、可回收；对样品也无特殊要求，无论气体、固体和液体均可以进行检测。有关化合物的鉴定包括下列几种： 1、鉴别化合物的异同 某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征。尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达20个以上，如同人的指纹一样彼此各不相同，因此用它鉴别化合物的异同，可靠性比其它物理手段强。如果二个样品在相同的条件下测得的光谱完全一致，就可以确认它们是
红外通信基本原理 红外通信是利用950nm近红外波段红外线作为传递信息媒体，即通信信道。发送端采用脉时调制（PPM）方式，将二进制数字信号调制成某一频率脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲形式发送出去；接收端将接收到光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。 简而言之，红外通信实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道调制解调器。 https://www.doczj.com/doc/3a6033350.html,提示请看下 图: 2 红外通信接口硬件电路设计 单片机本身并不具备红外通信接口，但可以利用单片机串行接口与片外红外发射和接收电路，组成一个应用于单片机系统红外串行通信接口，如图1所示。 2.1 红外发送器
红外发送器电路包括脉冲振荡器、驱动管T1和T2、红外发射管D1和D2等部分。其中脉冲振荡器由NE555定时器、电阻（R1、R2）和电容（C1、C2）组成，用以产生38kHz脉冲序列作为载波信号；红外发射管D1和D2选用Vishay公司生产TSAL6238，用来向外发射950nm红外光束。 2．2 硬件电路 接口电路如图4所示，J1为红外发射／接收电路的发射信号和接收信号接口，可以用1 0Pi ns排线直接和SPCE061A的10B高8位相连，通过SPCE061A的IOB8输出38kHz的调制波，IOB8输出TimerA PW M脉宽调制输出。载波图如图3所示。 红外信号的调制主要有两种，一种是脉宽调制(PWM)，一种是通过脉冲串的时间间隔实现信号调制的脉时调制(PPM)，本文采用的方法是PPM。 61板是这个系统的控制核心，红外发射管选用的是由Visay公司生产的TSAL6238，用来发射940nm的红外光束，发射电路主要由电阻电容三极管和红外发射管组成，串行码的发送主要由TimerA定时器，IOB8编程为第二功能是由TimerA控制输出占空比可调的脉宽调制信号APWM0，产生38kHz的载波信号，如图5是38kHz的调制波。串行数据由单片机的串行输出端TXD送出并驱动三极管，利用两个红外发射管将38kHz的载波信号以光脉冲的形式向外发送。串行码为1时，打开输出，为0时，关闭APWM0输出(输出低电平)。用TimerB控制脉冲宽度。 红外发送器工作原理为：串行数据由单片机串行输出端TXD送出并驱动T1管，数位“0”使T1管导通，通过T2管调制成38kHz载波信号，并利用两个红外发射管D1和D2以光脉冲形式向外发送。数位“1”使T1管截止，红外发射管D1和D2不发射红外光。若传送波特率设为1200bps，则每个数位“0”对应32个载波脉冲调制信号时序，如图2所示。 https://www.doczj.com/doc/3a6033350.html,提示请看下 图:
红外光谱的原理及应用 (一)红外吸收光谱的定义及产生 分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱 红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱 （二）基本原理 1产生红外吸收的条件 (1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。 (2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。 2分子的振动类型 伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动 弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动 3几个术语 基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； 倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰； 组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。 特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。 相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰 4影响基团吸收频率的因素 （1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应 （2分子结构对基团吸收谱带的影响： 诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。 共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。 当同时存在诱导效应和共轭效应，若两者作用一致，则两个作用互相加强，不一致，取决于作用强的作用。 （3）偶极场效应：互相靠近的基团之间通过空间起作用。 （4）张力效应：环外双键的伸缩振动波数随环减小其波数越高。 （5）氢键效应：氢键的形成使伸缩振动波数移向低波数，吸收强度增强 （6）位阻效应：共轭因位阻效应受限，基团吸收接近正常值。 （7）振动耦合，（8）互变异构的影响 （三）红外吸收光谱法的解析 红外光谱一般解析步骤 1. 检查光谱图是否符合要求; 2. 了解样品来源、样品的理化性质、其他分析的数据、样品重结晶溶剂及纯度; 3. 排除可能的―假谱带‖; 4. 若可以根据其他分析数据写出分子式，则应先算出分子的不饱和度U
西南科技大学 自动化专业方向设计报告 设计名称：红外光通信装置 姓名：杨 * * 学号: 2 0 1 0 5 7 8 9 班级：自动 1 0 0 4 班 指导教师：武丽 起止日期： 2013年10月15日--11月9日 西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书 学生班级：自动1004 学生姓名：杨* * 学号：20105789 设计名称：红外光通信装置 起止日期：2013年10月15日---11月9日指导教师：武丽 方向设计学生日志
红外光通信装置 摘要：基于2013年电子设计大赛红外光通信装置题目的要求，设计了具有实际运用价值的红 外光无线扩音装置。该装置由音频放大滤波电路，SPWM音频信号比较调制器，红外载波信号发生器，红外接收器，功率放大电路，LC低通滤波等模块构成。由模拟电路搭建的红外光通信信道传送经过处理的连续的音频信号，并由后级电路还原传送出来的音频信号，让喇叭发出原始音频信号。该系统能够完整的将频率范围为300Hz-8KHz的音频信号通过红外光传送4m以 外并接收还原。 关键词：红外光通信；音频传送；SPWM载波 Design of Infrared Communication Device Abstract:The infrared communication device is based on the National Undergraduate Electronic Design Contest of 2013 , but it has more practical application value . This appliance contains an amplifier , SPWM modulator audio signal comparator , an infrared carrier signal generator , IR receiver , Power amplifier circuit , LC low-pass filter . The analog circuit structures of the infrared light transmitted through the communication channel continuous audio signal processed by the post-stage circuit to restore the audio signal sent out , so that the original audio signal horn . The system can be a complete frequency range of 300Hz-8KHz audio signals transmitted by infrared light and receive reduction up to 4m , temperature detection and transmission display . Keyword: Infrared light transmission ; Audio transmission ; SPWM 0 引言 现在市面上使用较为广泛的无线技术有红外光无线以及无线电技术。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电波是在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波，频率为300MHz-300GHz的电磁波称为微波，也称为“超高频电磁波”。其特点是：只能进行可视范围内的通信；大气对微波信号的吸收与散射影响较大；主要用于几公里范围内，不适合铺设有线传输介质的情况，而且只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。
红外热成像摄像机原理分析以及应用 随着技术的进步，监控系统已经在各个领域得到了广泛的应用。目前的视频监控系统主要采用可见光摄像机和人工监视、录像相结合的方式进行日常的安全防护，但由于可见光摄像机在恶劣天气或照度较低的条件下，很难滤除干扰得到有用的视频图像，因此使得整个安防系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。 同时，由于现在的视频监控系统仍然依托于人工监视，安保人员需要对监控画面进行24小时不间断的监视、人为对视频图像进行分析报警，否则系统就起不到实时报警的功能，而更多的只是事发后取证的作用。从整体上来说，目前的视频监控系统还处于在半天时、半天候和半自动状态。 在伊拉克战争中，美军平均每个士兵拥有1.7台红外热像仪产品 一项统计数据表明，世界上47%的暴力犯罪案件发生在晚6点到早6点之间。原因很简单，在夜幕的笼罩下，犯罪分子容易隐蔽，犯罪场面也不容易被看见——黑暗掩盖了犯罪行为。即使安装了一般的视频监控系统，也有可能让犯罪分子逃之夭夭。因此，如何提高在“夜黑风高”的案件高发时间段的自动报警防范能力，成为安防系统当成亟待解决的难题之一。 在这种情况下，红外热成像技术以其作用距离远、穿透能力强、能识别隐蔽目标等优势被引入安防领域，成为监控领域的一份子。 热成像摄像机的监控原理 在自然界中一切温度高于绝对零度(-273.16摄氏度)的物体都不断地辐射着红外线，这种现象称为热辐射。红外线是一种人眼不可见的光波，无论白天黑夜，物体都会辐射红外线，但红外线不论强弱，人们都看不到。 热成像摄像机(又叫热像仪)就是利用红外探测器、光学成像物镜接收被测目标的红外辐射信号，经过红外光学系统红外探测器的光敏源上利用电子扫描电路对被测物的红外热像进行扫描转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热图像。利用这种原理制成的仪器为热成像摄像机。它通过探测微小的温度差别，将温度差异转换成实时的视频图像，显示在监视器上。与其他需要少量光线产生影像的夜视系统不同，其完全不需要任何光，这使它成为人们在全黑环境、黑暗的夜晚监控的完美工具。
红外通信收发系统的设计和实现实验报告学院：信息与通信工程学院 姓名： 班级： 学号：
红外通信收发系统的设计和实现实验报告 1、课题名称 红外通信收发系统的设计与实现 2、摘要 红外通信系统的设计是光通信系统的一个重要分支，红外数据传输，使用传输介质――红外线。红外线是波长在750nm～1mm之间的电磁波，是人眼看不到的光线。红外数据传输一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75～25um之间。本实protel软件辅助设计，分析并设计了红外通信系统的发射电路与接收电路，实现了红外信号的无线传输功能和音乐信号的收发功能。 3、关键词 红外线、收发系统、音乐芯片 3、设计任务要求； 1、基本要求： （1）设计一个正弦波振荡器，f≥1kHz，Uopp≥3v； （2）所设计的正弦波振荡器的输出信号作为红外光通信收发系统发送端的输入信号，在接收端可收到无明显失真的输入信号； （3）要求接收端LM386增益设计G=200; （4）设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用软件绘制完整的电路原理图（PROTEL）及印制电路板图（PCB） 2、提高要求： 利用音乐芯片产生乐曲，调制LED后发出，接收端接收信号利用喇叭将发送的乐曲无失真的播放出来。 3、探究环节： 探索其它红外光通信收发系统的应用实例，数字调制的解决的方案，给出应用方案。 4、设计思路、总体结构框图；
1、设计思路 系统主要由信号产生电路，红外光发射系统，红外光接收系统三个模块完成基本实验要求，其中信号产生电路分别由信号发生器和音乐芯片代替，电信号经过发生系统转化为红外光信号，经接收系统接受后，光信号转化为电信号，再通过喇叭将其转化为语音信号，实现红外光通信的全过程。 首先主要用信号发生器发出电信号，微弱的电信号经过一个分压式共射电路适当放大，并通过LED红外发送管转化为光信号发送。 信号经接收管接收后，通过运放电路得到较高的输出功率，驱动喇叭发出声音。利用放大器LM386，调节电位器改变其增益，驱动喇叭得到所需功率。再将音乐芯片替代信号发生器重复上述过程即可驱动喇叭发出音乐芯片的声音（此实验为三声门铃声） 2.总体框架图 1、信号的产生 实验中使用了音乐芯片KD-9300或者LX-9300来完成。信号产生也可以使用RC振荡器构成，但信号的幅度不宜过大。 2、红外光发送模块的设计 设计原则主要是考虑红外发送管的工作电流，电流过小，传输距离短，电流过大容易毁坏发光管。（要注意芯片的接法以及发送电路的连接。） 3、红外光接收模块的设计 1）高通滤波器：红外接收的二极管都是光敏二极管，这样普通光对其都成一定程度的影响，为了获得更好的效果，还要在信号输出端加入高通滤波器，消除恒定的外接低频信号的干扰，这样接收效果和灵敏度将显著提高。 2）功率放大器：利用音频功率专用放大器LM386，可以得到50~200的增益，确保驱动喇叭。 所以设计框图如下 光通信收发系统原理图
红外光谱分析基本原理及应用 摘要红外光谱分析技术具有很快速，非破坏性，低成本及同时测定多种成分等特点， 在很多领域得到了广泛应用。本文介绍了红外光谱技术的检测原理，红外光谱仪的构造，指出了其检测的优点与不足。综述了红外光谱法的发展、应用以及对红外光谱研究前景的展望。 关键词：红外光谱原理构造发展1.引言 红外光谱法（infrared spectrometry,IR）是根据物质对红外辐射的选择性吸收特性而建立起来的一种光谱分析方法。分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级跃迁。所以，红外光谱法实质是根据分子内部振动原子间的相对振动和分子转动等信息来鉴别化合物和确定物质分子结构的分析方法。 2.红外光谱分析的基本原理 2.1 红外光谱产生的条件 物质分子吸收红外辐射发生振动和转动能级跃迁，必须满足以下两个条件：一是辐射光子的能量与发生转动和转动能级跃迁所需的能量相等；二是分子转动必须伴随有偶极距的变化，辐射与物质间必须有相互作用。 2.2 红外吸收光谱的表示方法 红外吸收光谱一般用T_σ曲线或T_λ曲线来表示，λ与σ的关系式为： σ（cm-1）=1/λ(cm)=10^4/λ（μm）
2.3 分子的振动与红外吸收 2.3.1 双原子分子的振动 若把双原子分子(A-B)的两个原子看成质量分别为M1，M2的两个小球，中间的化学键看做不计质量的弹簧，那么原子在平衡位置附近的伸缩振动可以近似地看成沿键轴方向的简谐振动。量子力学证明，分子振动的总能量为： E=(u+1/2)hv 当分子发生△v=1 的振动能级跃迁时（由基态跃迁到第一激发态）根据胡克(Hooke)定律它所吸收的红外光波数σ为： σ=（1/2пc）√（k/μ） 其中：c—光速，3×10^8cm/s;k—化学键力常数N/cm；μ—两个原子的折合质量，g，μ=（m1.m2）/(m1+m2) 显然，振动频率σ与化学键力常数k成正比，与两个原子的折合质量成反比。不同化合物k和μ不同，所以不同化合物有自己的特征红外光谱。 2.3.2 多原子分子的振动 可分为伸缩振动和弯曲振动两类。伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生周期性变化的振动。弯曲振动是指基团键角发生周期性变化的振动或分子中原子团对其余部分所做的相对运动。弯曲振动键力常数比伸缩振动的小。因此，同一基团的弯曲振动在其伸缩振动的低频区出现，所以，一般不把他做基团频率。多原子的复杂振动数又叫分子的振动自由度。每一种振动形式都有他特定的振动频
红外物理特性及应用
红外通信特性实验 波长范围在0.75~1000微米的电磁波称为红外波，对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。对热辐射的深入研究导致普朗克量子理论的创立。对原子与分子的红外光谱研究，帮助我们洞察它们的电子，振动，旋转的能级结构，并成为材料分析的重要工具。对红外材料的性质，如吸收、发射、反射率、折射率、电光系数等参数的研究，为它们在各个领域的应用研究奠定了基础。 现代红外技术的成熟已经打开了一系列应用的大门。例如红外通信，红外污染监测，红外跟踪，红外报警，红外治疗，红外控制，利用红外成像原理的各种空间监视传感器，机载传感器，房屋安全系统，夜视仪等。 光纤通信早已成为固定通信网的主要传输技术，目前正积极研究将光通信用于微波通信一直占据的宽带无线通信领域。无论光纤通信还是无线光通信，用的都是红外光。这是因为，光纤通信中，由石英材料构成的光纤在0.8~1.7微米的波段范围内有几个抵损耗区，而无线大气通信中，考虑到大气对光波的吸收，散射损耗及避开太阳光散射形成的背景辐射，一般在0.81~0.86，1.55~1.6微米两个波段范围内选择通信波长。因此，一般所称的光通信实际就是红外通信。 【实验原理】 1、红外通信 在现代通信技术中，为了避免信号互相干扰，提高通信质量与通信容量，通常用信号对载波进行调制，用载波传输信号，在接收端再将需要的信号解调还原出来。不管用什么方式调制，调制后的载波要占用一定的频带宽度，如音频信号要占用几千赫兹的带宽，模拟电视信号要占用8兆赫兹的带宽。载波的频率间隔若小于信号带宽，则不同信号间要互相干扰。能够用作无线电通信的频率资源非常有限，国际国内都对通信频率进行统一规划和管理，仍难以满足日益增长的信息需求。通信容量与所用载波频率成正比，与波长成反比，目前微波波长能做到厘米量级，在开发应用毫米波和亚毫米波时遇到了困难。红外波长比微波短得多，用红外波作载波，其潜在的通信容量是微波通信无法比拟的，红外通信就是用红外波作载波的通信方式。 红外传输的介质可以是光纤或空间，本实验采用空间传输。 2、红外材料 光在光学介质中传播时，由于材料的吸收，散射，会使光波在传播过程中逐渐衰减，对于确定的介质，光的衰减dI 与材料的衰减系数α ，光强I ，传播距离dx 成正比： dI Idx α=- （1） 对上式积分，可得： L o I I e α-= （2） 上式中L 为材料的厚度。 材料的衰减系数是由材料本身的结构及性质决定的，不同的波长衰减系数不同。普通的光学材料由于在红外波段衰减较大，通常并不适用于红外波段。常用的红外光学材料包括：石英晶体及石英玻璃，它在0.14~4.5微米的波长范围内都有较高的透射率。半导体材料及它们的化合物如锗，硅，金刚石，氮化硅，碳化硅，砷化镓，磷化镓。氟化物晶体如氟化钙，氟化镁。氧化物陶瓷如蓝宝石单晶(Al 2O 3），尖晶石(MgAl 2O 4)，氮氧化铝，氧化镁，氧化钇，氧化锆。还有硫化锌，硒化锌，以及一些硫化物玻璃，锗硫系玻璃等。 光波在不同折射率的介质表面会反射，入射角为零或入射角很小时反射率：
1.红外热成像技术 红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征。因此采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。 2.什么是红外热像图 一般我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。 同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。 3.红外热像仪的原理 热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外热像仪的非接触式测温方式，能够在不影响轧辊工作的同时测量其实时温度，并随时采取降温措施。
红外热像仪的原理 4.红外热成像的特点 自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会发出红外线，红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。我们利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。 5.在线式红外热像仪 采用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热像仪。
自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对温度(-273℃)就存在分子和原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线。红外线是一种电磁波，它的波长范围为0.78 ~ 1000um，不为人眼所见。红外成像设备就是探测这种物体表面辐射的不为人眼所见的红外线的设备。它反映物体表面的红外辐射场，即温度场。 注意：红外成像设备只能反映物体表面的温度场。 对于电力设备，红外检测与故障诊断的基本原理就是通过探测被诊断设备表面的红外辐射信号，从而获得设备的热状态特征，并根据这种热状态及适当的判据，作出设备有无故障及故障属性、出现位置和严重程度的诊断判别。 为了深入理解电力设备故障的红外诊断原理，更好的检测设备故障，下面将初步讨论一下电力设备热状态与其产生的红外辐射信号之间的关系和规律、影响因素和DL500E的工作原理。 一．红外辐射的发射及其规律 （一）黑体的红外辐射规律 所谓黑体，简单讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体，也就是说全吸收。显然，因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1)，所以，黑体只是人们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系。 下面，我着重介绍其中的三个基本定律。 1．辐射的光谱分布规律-普朗克辐射定律 一个绝对温度为T(K)的黑体，单位表面积在波长λ附近单位波长间隔内向整个半球空间发射的辐射功率(简称为光谱辐射度)Mλb (T)与波长λ、温度T满足下列关系： Mλb (T)=C1λ-5[EXP(C2/λT)-1]-1 式中C1-第一辐射常数，C1=2πhc2=3.7415×108w·m-2·um4 C2-第二辐射常数，C2=hc/k=1.43879×104um·k 普朗克辐射定律是所有定量计算红外辐射的基础，介绍起来比较抽象，这里就不仔细讲了。2．辐射功率随温度的变化规律-斯蒂芬-玻耳兹曼定律 斯蒂芬-玻耳兹曼定律描述的是黑体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射功率Mb(T)(简称为全辐射度)随其温度的变化规律。因此，该定律为普朗克辐射定律对波长积分得到： Mb(T)=∫0∞Mλb(T)dλ=σT4 式中σ=π4C1/(15C24)=5.6697×10-8w/(m2·k4)，称为斯蒂芬-玻耳兹曼常数。 斯蒂芬-玻耳兹曼定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且，黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。 那么，我们可以想象一下，如果能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，不是就能确定黑体的温度了吗？因此，斯蒂芬-玻耳兹曼定律是所有红外测温的基础。
红外通信原理 红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出遥控编码脉冲。为了减少干扰，采用的是价格便宜性能可靠的一体化红外接收头(HS0038，它接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs) 接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL 电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并执行去控制相关对象。具体实现过程如下： （在这里特别强调：编码与解码是一对逆过程，不仅在原理上是一对逆过程，在码的发收过程也是互反的，即以前发射端原始信号是高电平,那接收头输出的就是低电平，反之亦然。因此为了保证解码过程简单方便，在编码时应该直接换算成其反码。）
1.红外发射部分： 下图为红外发射部分的电路拟图： 编码过程： (1) 二进制信号的调制 二进制信号的调制由单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率为38kHz的间断脉冲串(用定时器来完成)，相当于用二进制信号的编码乘以频率为38kHz的脉冲信号得到的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。 (2)PPM编码
这种遥控编码具有以下特征： ○1遥控编码脉冲由前导码、16 位地址码（8位地址码、8 位地址码的反码）和16 位操作码（8 位操作码、8 位操作码的反码）组成。前导码：是一个遥控码的起始部分，由一个9ms的高电平( 起始码) 和一个4. 5ms的低电平( 结果码)组成，作为接受数据的准备脉冲。16位地址码：能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。 16 位操作码：用来执行不同的操作。 ○2采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.56ms、间隔0.56ms、周期为1.12ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为1.68ms、间隔0.56ms、周期为2.24ms的组合表示二进制的“1”。 (3)发送程序 #include
红外通讯原理及实现详解 红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。 1红外通信原理介绍 红外通讯通过使用红外光进行通信，发送设备将电信号转成光信号，接收设备则再将光信号还原成电信号，红外收发系统的框图如图所示： 图 1 红外收发系统 目前基于红外通讯的通讯协议有上百种，这些协议大同小异，下面以飞利蒲的RC5协议为例来进行介绍。同别的红外协议一样，飞利蒲的RC5协议也是由下列几部分组成： 1 .1键码 之所以定义键码就是为了规范设计，至少保证飞利蒲公司内部的红外通信设备之间可以互通，不会出现混乱的情况，当然大家也可以自个定义，这有点像TCP/IP中的应用层，你可以自个定义一个协议，也可以用标准定义好的协议。键码是基于数字信号二进制的0/1而言的。比如0x12，换成二进制就是0b0001 0010。飞利蒲定义的键码如下所示。 1）地址设备对照表（下表中的不同地址用于给不同类型的设备使用） RC5 Address Device RC5 Address Device $00 - 0 TV1 |$10 - 16 Pre-amp $01 - 1 TV2 |$11 - 17 Tuner $02 - 2 Teletext |$12 - 18 Recorder1 $03 - 3 Video |$13 - 19 Pre-amp
$04 - 4 LV1 |$14 - 20 CD Player $05 - 5 VCR1 |$15 - 21 Phono $06 - 6 VCR2 |$16 - 22 SatA $07 - 7 Experimental |$17 - 23 Recorder2 $08 - 8 Sat1 |$18 - 24 $09 - 9 Camera |$19 - 25 $0A - 10 Sat2 |$1A - 26 CDR $0B - 11 |$1B - 27 $0C - 12 CDV |$1C - 28 $0D - 13 Camcorder |$1D - 29 Lighting $0E - 14 |$1E - 30 Lighting $0F - 15 |$1F - 31 Phone 2）命令功能对照表（下表中定应义了常用的遥控的命令） RC5 Command | TV Command | VCR Command ------------------------------------------------------ $00 - 0 | 1 | 1 $01 - 1 | 2 | 2 $02 - 2 | 2 | 2 $03 - 3 | 3 | 3 $04 - 4 | 4 | 4 $05 - 5 | 5 | 5 $06 - 6 | 6 | 6 $07 - 7 | 7 | 7 $08 - 8 | 8 | 8 $09 - 9 | 9 | 9 $0C - 12 | Standby Standby | $10 - 16 | Volume + | $11 - 17 | Volume - | $12 - 18 | Brightness + | $13 - 19 | Brightness - | $32 - 50 | | Fast Rewind $34 - 52 | | Fast Forward $35 - 53 | | Play $36 - 54 | | Stop $37 - 55 | | Recording ---------------------------------------------------------1 .2编码
热成像技术原理及其应用(参考) 第一章导言 1 热成像系统技术基础 热成像系统能把物体发射的红外辐射(红外光)转变成可见光，从而将人类的视觉由可见光扩大到不可见红外光。人的眼睛不能响应0.4～0.7μm以外的光，要使人眼在夜间看东西象白天一样，使红外转换为可见景物的视觉判读成为可能，需目标相对背景有显著的发射率、温差和与大气窗口相一致的红外辐射传输通道；还需要一种光电器件能响应物体发射出的红外光子。 人眼是接受可见光辐射的最好敏感元件：眼睛的光谱响应范围0.4～0.7μm，正好符合太阳光源的输出峰值，这个波段集中了38%的太阳辐射能量，且地球上的物体具有良好的反射度；眼睛是一种理想的可见光波段量子噪声限探测器(量子能级的低噪声)；人眼对非可见红外光有很好的滤波功能。 自然可见图像主要是由反射和反射度差产生。相反热像仪对红外光响应所形成的热图像主要是由发射率差产生。 目前热像仪工作的三个红外辐射传输的窗口是1μm~3μm，3μm~5μm，8μm~14μm。 2 热成像系统技术发展简述 最初的热成像系统是circa温度记录仪(1930)；
1952年美国陆军制成第一台自动温度记录仪(采用双轴扫描和测辐射热探测器，照相胶卷记录图像)，以后10年主要是民用； 1956年美国空军研制了第一台实时FLIR航扫仪(AN/A-AS-3)，后发展改进研制了第一台二维图像的热像仪XA-1(单元扫描)； 1960年Perkin-Elmer公司为陆军研制了地面FLIR(锑化铟、双折射棱镜扫描，5°视场、瞬时视场1mrad、帧频0.2)； 1960～1974由空军和德克萨斯仪器公司及海军和休斯飞机公司分别制定扫描FLIR研制计划，研制完成60多种FLIR，产品几百件（试用于对北越轰炸）； 到90年代初扫描型热像仪发展至顶盛，美国发展了采用64元、120元、180元制冷MTC探测器的热成像通用组件(以色列120元，英国32元和8条SPRITE探测器)同期世界上生产了约10万台热像仪(1代)；80-90年代美国的标准组件计划是第一代红外热像仪（扫描型）发展的标志性事件。 九十年代末美国、法国（SOFRADIR）、英国、以色列相继研制并批量生产了非制冷焦平面探测器、制冷焦平面探测器，至此引发了一场热成像技术的革命，进入了2代热成像技术发展阶段。2000年，美国和法国的焦平面红外探测器产业化，这是第二代红外热像仪（凝视型）发展的标志性事件。2015年，低成本非制冷红外探测器产业化。 3 热成像系统工作原理 基本内容 辐射理论和目标识别 目标辐射的大气传输 热像仪指标体系 高效的红外光学系统 探测器及其工作条件(制冷、真空)
红外触摸屏的原理简述 红外触摸屏技术是在屏幕四周安装红外发射管和红外接收管，形成红外光矩阵，然后分别在横、竖两个方向上不断的扫描并探测，当触摸物阻挡红外光时进行位置判断的坐标定位技术。一般是在显示器的前而安装一个电路板框架，在电路板上四边安装对应红外发射管和红外接收管，如下图所示，白色的是红外发射管，黑色的是红外接收管，通过电路驱动红外发射管发出红外光，位置相对的接收管接收红外光信号。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖方向的外线，光信号的改变引起光电探测电路输出的电信号发生变化，通过对电信号处理可以对触摸点在屏幕的位置进行定位。任何对红外光不透明的触摸物体都可阻断红外线实现触摸定位。本文由红外线供应网提供 红外触摸屏的原理是在屏幕四边放置红外发射管和红外接收管，微处理器控制驱动电路依次接通红外发射管并检查相应的红外接收管，以形成横坚交叉的红外光阵列，得到定位的信息。本论文中以Philips公司的ARM7芯片LPC2132为微处理器，通过对移位锁存器74HC595的控制对红外发射管的逐个扫描，同时微处理器通过12C总线寻址每个相应的红外接收管，得到相应的光强值。微处理器根据接收到的被遮挡前后的光强信号得到触摸的位置信息，并通过串口将该信息传送给主机。控制方式如下图所示： 微处理器电路： 微处理器在红外触摸屏硬件系统中起着核心的作用: 1、完成对红外发射电路的驱动; 2、完成对红外接收电路的驱动; 3、完成对是否被触摸的判断以及触摸位置信息的计算; 4、将触摸位置信息通过中P1传送给主机; 5、调试整个程序的运行。 本论文中采用Philips公司的ARM7芯片LPC2132作为微处理器。该芯片是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7TDMI微控制器，并带有64kB的嵌入的高速Flash存储器。具有EmbeddedICE-RT和嵌入式跟踪接口，可实时调试；多个串行接口，包括2个16C550工业标准DART，2个高速I2C接口 SP1;多个32位定时器、1个10位8路ADC, 10位DAC，PWM通道和47个GP10以及多达9个边沿或电平触发的外部中断。 这部分电路中主要包括驱动红外发射部分，驱动红外接收部分，出口通信部分，JTAG调试部分。驱动红外发射部分是由芯片上的第4脚，第44脚，第48脚来完成的，它们分别用于控 制红外发射管亮暗状态的信号:DS、 SH -CP、ST - CP。电路原理理如下图所示：
J I A N G X I N O R M A L U N I V E R S I T Y 2009届本科生毕业论文 课题名称:傅立叶变换红外光谱仪的基本原 理及其应用 Basic principles and application of Fourier transform infrared spectrometer 姓名高立峰 学院理电学院 专业物理学（师范） 学号 06 完成时间 声明
本人郑重声明： 所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示谢意。 本毕业设计（论文）成果是本人在江西师范大学读书期间在指导教师指导下取得的，成果归江西师范大学所有。 特此声明。 声明人（毕业设计（论文）作者）学号：06 声明人（毕业设计（论文）作者）签名：
摘要 红外光谱仪是鉴别物质和分析物质结构的有效手段，其中傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）是七十年代发展起来的第三代红外光谱仪的典型代表。它是根据光的相干性原理设计的，是一种干涉型光谱仪，具有优良的特性，完善的功能，并且应用范围极其广泛，同样也有着广泛的发展前景。本文就傅立叶变换红外光谱仪的基本原理作扼要的介绍，总结了傅立叶变换红外光谱法的主要特点，综述了其在各个方面的应用，并对傅立叶变换红外光谱仪的发展方向提出了一些基本观点。 关键词：傅立叶变换红外光谱仪；基本原理；应用；发展
红外通信协议及原理精讲 红外通信是利用近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输;红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。 红外协议栈 自1993年起，由HP、COMPAQ、INTEL等多家公司发起成立了红外数据协会(Infrared Data Association,简称IRDA)，建立了统一的红外数据通信标准。红外数据协会(IRDA)成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通信效果，红外通信协议将红外数据通信所采用的光波波长的范围限定在850至900nm之内。一年以后，第一个IRDA的红外数据通讯标准——IrDA1.0发布，又称为SIR(Serial InfraRed)，它是基于HP开发出来的一种异步的、半双工的红外通信方式。通过对串行数据脉冲和光信号脉冲编解码实现红外数据传输。IrDA1.0的最高通讯速率只有115.2Kbps，适应于串行端口的速率。 1996年，该协会发布了IrDA1.1标准，即Fast InfraRed，简称为FIR。FIR 采用了全新的4PPM调制解调技术，其最高通讯速率达到4Mbps，这个标准是目前运用得最普遍的标准，我们在采购红外产品时也应注意这标准的产品。继
红外线热像仪原理和作用 一、红外线热像仪原理 红外线热像仪在现代社会中有着非常充分的应用，其应用的场合非常的广泛，在消防事业。现场搜寻以及森林防火中有着非常独特的优势，可以实现高精度的探测。我们在使用红外线热像仪进行使用时，需要掌握设备的具体使用原理，以及设备的操作系统，以便更好的进行使用。我们可以利用红外线热像仪的红外成像原理，通过获得物体的本身热量，来制造出物体的红外成像图谱，帮助我们更好的实现检测和搜索。 红外线热像仪是通过热成像系统来进行目标物体捕捉和探测的，就是通过能够透过红外辐射的红外光学系统将景物的热量进行收集，最后再利用红外探测器进行最终的收集，红外探测器再将强弱不等的辐射信号转换成相应的电信号，经过特殊的图像处理，转变成人眼可以观看的图像。 下面是红外线热像仪的几个主要的探测系统组成介绍： 1、红外线热像仪成像系统 热像仪的成像系统是设备当中最重要的一个系统，多用于目标的追踪、监控，可以帮助我们实现高效的实时追踪，可以应用在国防军事领域，属于高精密检测的设备。该设备的成像系统对设备的功能要求是图像越清晰越好，发现目标的距离越远越好，这样才可以提高设备的成像能力。 2、红外线热像仪成像检测系统 红外线热像仪使用的比较广泛的用途就是工业检测，对设备进行预知性检测或研究，提高设备的使用价值，帮助设备更好的进行生产。通过成像检测系统观察热分布的图像，建立设备的资料库、方便我们更好的进行实验。设备的监测系统能够对设备的要求是图像尽量清晰，保持设备测量精度。 3、红外线热像仪的成像监控系统 该设备的监控系统可以用于安装于电气或机械设备内部，帮助监视设备的温度和目标物体的具体位置，提高了对于关键区域设备的安全监控。 二、红外线热像仪作用 热像仪的应用非常广泛，只要有温度差异的地方都有应用。比如：在建筑领域，检查空鼓、缺陷、瓷砖脱落、受潮、热桥等；在消防领域可以查找火源，判定事故的起因，查找烟雾中的受伤者；公安系统可以找夜间藏匿的人；汽车生产领域可以检测轮胎的行走性能、空调发热丝、发动机、排气喉等性能；医学可以检测针灸效果、早期发现鼻咽癌、乳腺癌等疾病；电力检查电线、连接处、快关闸、变电柜等。 在科研领域主要应用包括：汽车研究发展－射出成型、模温控制、剎车盘、引擎活塞、电子电路设计、烤漆；电机、电子业－印制电路板热分布设计、产品可靠性测试、电子零组件温度测试、笔记本电脑散热测试、微小零组件测试；引擎燃烧试验风洞实验；目标物特征分析；复合材料检测；建筑物隔热、受潮检测；热传导研究；动植物生态研究；模具铸造温度测量；金属熔焊研究；地表/海洋热分布研究等。 红外红外线热像仪已广泛应用于安全防范系统中，并成为安全监控系统中的明星。由于具有隐蔽探测功能，不需要可见光，可以使犯罪份子不知其工作地点和存在，进而产生错误