红外热像仪和视频报警系统在安防领域 的应用 一、系统概述随着技术进步，视频监控系统已经在国家公共安全防范的各个领域中开始了广泛使用，这使得人民的安全环境在很大程度上得到了提高。现在的视频监控系统主要采用的是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，因此使得整个安全防范系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。而且现在的视频监控系统必须由安保 一、系统概述 随着技术进步，视频监控系统已经在国家公共安全防范的各个领域中开始了广泛使用，这使得人民的安全环境在很大程度上得到了提高。现在的视频监控系统主要采用的是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，因此使得整个安全防范系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。而且现在的视频监控系统必须由安保人员对视频画面进行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只能起到事发后取证的作用。因此整体来说，现在的视频监控系统还处于在半天时、半天候和半自动状态。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，就成为了国家公共安全防范领域内急需解决的重要问题之一。 红外热像仪及视频报警系统，是基于非制冷红外热像仪或可见光摄像机等硬件系统，采用红外/可见光复合成像、视频图像处理及自动行为分析报警等相关软件与之结合，将现有视频监控系统的良好天气下的人工监视、事后取证功能，提升为全天候条件下的免人为看护、电脑自动实时报警功能。系统可在夜间或者恶劣天气条件下（如大雨、大雾等）工作，不仅能节省大量的人力，同时可实现全天时全天候实时报警。不仅弥补了现有视频监控系统的不足，而且提升了安防系统的自动识别、自动报警等相关自动化程度，具有非常重要的社会作用，具有广阔的市场。 1、非制冷红外热像仪硬件系统
红外检测模块 红外传感器的基本原理是由红外发射管发出不可见的红外光，红外光经检测面反射后被接收管接收，从而检测到物体。在红外检测模块设计制作过程中，关键要考虑其检测距离、灵敏度和工作稳定性（受日光的影响）等问题。 方案一： 红外线不经任何调制，直接发射，接受电路采用运放整形电路。电路如图1。 图 1 红外发射接受电路 该电路比较简单，容易实现。但因其发射的红外线未经调制，其检测距离近，特别易受日光影响，对环境要求比较高。 方案二： 发射的红外经过调制，接受电路采用锁相环型。电路如图2。 图2 红外测速及液面检测电路 锁相电路的振荡信号由LM567的⑤脚输出，送至Q6放大，驱动红外线发射管发出方波信号。集成电路uA741、红外接收管D1及其外围元件组成红外线接收电路，红外线接收管D1将接收到的红外线信号转变成本身阻值的变化，经
电阻R38、电容C29耦合到uA741的②脚，由uA741进行放大。当探测到物体时，LED绿灯亮。 在红外发射与接收中要考虑到发射元件与接收元件都存在着方向性。因此存在着一个位置，在这个位置上传感器可获得最大的灵敏度。另外，还存在着一个传感器可以正常工作的范围，如图3所示。 图3 红外发射与接收元件的方向性 利用LM567⑤脚脉冲信号驱动红外发光管，除了利用锁相环路解码器LM567提高检测灵敏度并消除太阳光等背景光的干扰外，还能使红外发光管在平均输入功率不变的情况下比直流驱动方式增加一倍的发射功率。在红外探测器前端加红外滤光片可去除可见光，使红外光通过，进一步提高了抗干扰能力。 该电路的最大特点是实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，即红外发射部分不设专门的脉冲发生电路，而直接从接收部分的检测电路引入脉冲(实为LM567的锁相中心频率信号)，既简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数改变造成的收、发频率不一致，使电路稳定性和抗干扰能力大大增强。该探测器在实验中取得了很好的效果。
红外热成像约翰逊准则 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
红外热像仪探测距离_约翰逊准则 德图仪器小编在前面已经给大家做了近百篇红外热像仪技术文章，相信大家也对红外热像仪知识有所了解，今天，再给大家介绍下红外热像仪探测距离及约翰逊准则，希望能加深大家对红外热像仪的认知。 红外热像仪探测距离： 在自然界中一切温度高于绝对零度摄氏度)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。红外热像仪就是把这些人眼不可见的热辐射转变为人眼可见的热像图。由于红外热像仪只是被动地接收目标的热辐射，因此具有隐蔽性好等特点。 被动式红外热像仪一般工作在3—5μm和8—14μm这两个波段，相对于可见光和近红外而言，其波长比较长，穿透雨、雪、雾、烟尘等能力强，因此在国防、警用、安防等领域红外热像仪是一个非常有效的设备。 但用户购买热像仪常常会问一个问题：热像仪能看多远。这是一个特别重要的问题，但又是很难说清楚的问题。比如说，我们热像仪能看到146×106公里外的太阳，但不能说热像仪的探测距离能达到146×106公里。但这探测距离又是必须说清楚的一个问题，因为客户买热像仪是用来探测、监控目标的。 约翰逊准则： 探测距离是一个主观因素和客观因素综合作用的结果。主观因素跟观察者的视觉心理、经验等因素有关。要回答“热像仪能看多远”，必须先弄清楚“什么叫看清楚”，如探测一
个目标，甲认为看清楚了，但乙可能就认为没看清楚，因此必须有一个客观统一的评价标准。国外在这方面做了大量的工作，约翰逊根据实验把目标的探测问题与等效条纹探测联系起来。许多研究表明，有可能在不考虑目标本质和图像缺陷的情况下，用目标等效条纹的分辨力来确定红外热像仪成像系统对目标的识别能力，这就是约翰逊准则。目标的等效条纹是一组黑白间隔相等的条纹图案，其总高度为目标的临界尺寸，条纹长度为目标为垂直于临界尺寸方向的横跨目标的尺寸。等效条纹图案的分辨力为目标临界尺寸中所包含的可分辨的条纹数，也就是目标在探测器上成的像占的像素数。 目标探测可分为探测(发现)、识别和辨认三个等级。 探测 探测定义为：在视场内发现一个目标。这时目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到个像素以上。 识别 识别定义为：可将目标分类，即可识别出目标是坦克、卡车或者人等。这是目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到6个像素以上。 辨认 辨认的定义为：可区分开目标的型号及其它特征，如分辨出敌我。这是目标所成的像在临界尺寸方向上必须占到12个像素以上。
F:\FT-IR 数据\140508\14050802.0 14050802 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3851.39 3743.35 3442.89 3096.28 2363.36 1558.691490.21 1405.10 1243.73 990.09915.21 1000 1500200025003000 3500Wavenumber cm-1 4648 5052545658 6062 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1 F:\FT-IR 数据\140508\14050803.0 14050803 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3448.01 3095.63 2362.09 1617.04 1501.28 1408.30 1255.93 1002.64 924.42 1000 15002000 25003000 3500Wavenumber cm-1 5560 6570 75 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1
F:\FT-IR 数据\140508\14050808.0 14050808 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3448.04 1700.45 1653.24 1558.961541.371457.94 910.81 1000 1500200025003000 3500Wavenumber cm-1 50 556065 70 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1 F:\FT-IR 数据\140508\14050809.0 14050809 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3851.74 3647.27 3565.56 2357.62 1557.77 1464.49 908.11 1000 15002000 25003000 3500Wavenumber cm-1 4045 50556065 7075 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1
诱发企业安全事故的因素有众多，其Array中电气安全事故是当今企业的一个带有普 遍性的安全隐患，对用电系统的检查是每 一个企业安全风险评估必不可少的一项内 容。通常我们使用红外热像技术进行检测， 能有效地对电气设备进行预防性维护及评 估。 一、什么是红外热像技术？ 红外辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域，因此人的肉眼无法看见。 德国天文学家Sir William Herschel，Herschel让太阳光穿过一个棱镜并在各种颜色处放置温度计，利用灵敏的水银温度计测量每种颜色的温度，结果发现了红外辐射。Herschel发现，当越过红色光线进入他称为“暗红热”区域时，温度便会升高。 红外热成像技术是被动接收物体发出的红外辐射，其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体，均会发出不同波长的电磁辐射，物体的温度越高，分子或原子的热运动越剧烈，则其中的红外辐射越强。黑颜色或表面颜色较深的物体，辐射系数大，辐射较强；亮颜色或表面颜色较浅的物体，辐射系数小，辐射较弱。红外辐射的波长在0.7μm~1mm之间，所以人眼看不到红外辐射。 通过探测物体发出的红外辐射，热成像仪产生一个实时的图像，从而提供一种景物的热 图像。并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏，能探测
到小于0.1℃的温差。 二、红外热像技术的特点： 非接触式测温 红外热像传感器无需与物体表面进行接触，即可远距离测温和成像。 热分布图像 通过将物体表面的温度值进行调色，红外热像技术可以直观地观察物体表面 热分布图像。 区域测温 红外热像测试的是物体表面整个面的温度值，可以同时测试上万个点甚至数十万个点的温度值。 三、什么是红外热像仪？ 通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。 人类一直都能够检测到红外辐射。人体皮肤内的神经末梢能够对低达±0.009°C (0.005°F) 的温差作出反应。例如，尽管人类可以凭借动物的热感知能力在黑暗中发现温血猎物，
目录 1.绪论 (1) 1.1背景 (1) 1.2现状 (2) 2.系统总体设计 (5) 2.1系统测量的基本原理 (5) 2.2系统总体结构 (6) 3.系统硬件设计 (9) 3.1光源系统 (9) 3.2调制器的设计 (10) 3.3 红外滤光片的选择 (13) 3.4 液体池 (13) 3.5 红外传感器的设计 (13) 3.5.1 红外传感器类型 (14) 3.5.2 红外传感器主要性能指标 (14) 3.5.3 硒化铅(Pbse)光电导探测器的选择 (16) 3.6信号检测电路 (16) 3.6.1 前置放大电路 (17) 3.6.2带通滤波电路设计 (17) 3.6.3相敏检测电路设计 (18) 3.7 单片机系统设计 (20) 3.7.1 单片机系统总体设计 (20)
3.7.2 A/D转换电路设计 (21) 3.7.3实时时钟电路设计 (23) 3.7.4看门狗、存储器电路设计 (24) 3.7.5人机接口电路设计 (25) 3.7.6串行通信接口电路设计 (27) 3.8电源电路设计 (27) 4软件的设计与实现 (29) 4.1系统程序设计概述 (29) 4.2单片机程序设计 (29) 4.2.1主程序 (30) 4.2.2数据采集程序设计 (30) 4.2.3时钟读取程序设计 (34) 4.2.4数据存储程序设计 (35) 4.2.5显示和打印程序设计 (39) 4.3上位机程序设计 (42) VB 6.0的MSComm通信控件提供了一系列标准通信命令的接口，它允许建立串口连接，可以连接到其他通信设备(如Modem)、还可以发送命令、进行数据交换以及监视和响应在通信过程中可能发生的各种错误和事件，从而可以用它创建全双工的、事件驱动的、高效实用的通信程序。 (43) 4.3.1 MSComm控件的主要属性及事件 (43) 4.3.2用MSComm控件进行串口通信一般步骤 (43)
红外热成像仪基本原理与发展前景概论 光电1201 王知权 120150111 前言 红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统（目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统）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上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构（焦平面热像仪无此机构）对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，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像图。 原理 红外线是一种电磁波，具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。 这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校正，伪色彩描绘等高线和直方进行数学运算、打印等。 红外成像系统简介 红外技术是一门研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。实际上其波段是指其波长约在0.75μm到1000μm 的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为 0.75-3.0μm；中红外指波长为3.0-20μm；远红外则指波长为20-1000μm。由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的“窗口”区，即1-3μm、3-5μm 和8-13μm可让红外辐射通过。 红外探测器是红外技术的核心，它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应来探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互最用所呈现出的电学效应。红外探测器主要分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。其中，光子探测器按原理啊可分为光电导探测器、光伏探测器、光电磁探测器和量子阱探测器。 光子探测器的材料有PbS,PbSe,InSb,HgCdTe(MCT),GaAs/InGaAs等，其中HgCdTe和InSb斗需要在低温下才能工作。光子探测器按其工作温度又可分为制
红外检测方法 红外线的划分 1672年英国著名科学家牛顿首次用三棱镜将太阳光分解为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色，开始了可见光光谱学的研究.英国著名天文学家赫胥尔在研究太阳光谱中各单色光的热效应时，发现最大的热效应是出现在红色光谱以外，从而发现了红外线的存在。英国著名物理学家马克斯威尔在研究电磁理论时，证实了可见光及看不见的红外线，紫外线等均属于电磁波段的一部分，从而把人们的认识统一到电磁波理论中。从波长为数千米的无线电波， 到波长为10-8A ～10-10A(1A=10-4 μm )的宇宙射线均属于电磁波的范围，而可见光谱的波长从0.4～0.76μm 仅占电磁波中极窄的一部波段。红外光谱的波段为0.76～1000μm ，要比可见光波段宽得多。为了研究和应用的方便。根据红外辐射与物质作用时各波长的响应特性和在大气中传输吸收的特性，可把红外线按波长划分为四部分： ①近红外线——波长为0.76～3 μm ； ②中红外线——波长为3～6 μm ； ③远红外线——波长为6～15 μm ； ④超远红外线——波长为15～1000 μm 目前，600 ℃以上的高温红外线仪表多利用近红外波段。600℃以下的中、低温测温仪表面热成像系统多利用中、远红外线波段，而红外线加热装置则主要利用远红外线波段。超远红外线的利用尚在开发研究中。 红外线辐射的基本定理 ①辐射能 Q ——辐射源以电磁波形式所辐射的能量(J)。 ②辐射功率 P ——辐射源在单位时间内向整个半球空间所发射的能量 (w ／s)。 ③辐射度M ——辐射源单位面积所发射的功率， ( W/m -2 )。一般，源的表面积A 越大，发射的功率也越多。因此辐射度M 是描述辐射功率P 沿源表面分布的特性。辐射度在某些文献上又称为辐出度或辐射出射度等。 ④光谱辐射度M λ——表示在波长λ处单位波长间隔内，辐射源单位面积所发射的功率。即 单位波长的辐射度， ( W/m 2·μm )，通常辐射源所发出的红外电磁波都是由多种波长成分所组成(全波辐射)。前述的辐射度M 是描述全波辐射的，因此又称为全辐射 度。而光谱辐射度则是描述某一特定波长成分的辐射度。而光谱辐射度则是描述某一特定波长成分的辐射度。 ⑤黑体的概念——黑体是为了研究方便而引入的一种理想物体。它定义为能在任何温度下将辐射到它表面上的任何波长的热辐射能全部吸收；并与其它任何物体相比，在相同温度和相同表面积的情况下其辐射功率为最大的一种物体。黑体辐射可用黑体炉来模拟。对 此，19世纪末叶的物理学家们曾做了大量实验工作，为非黑体辐射的研究奠定了基础。 ⑥比辐射率 ——定义为在相同温度及相同的条件下，实际物体(非黑体)与黑体的辐射度的比值，即： 黑体的辐射度实际物体的辐射度==b M M ε 有的文献还定义了光谱比辐射率 黑体的光谱辐射度实际物体的光谱辐射度== b λλεM M Q P t ?=?P M A ?=?M M λλ?=?
*********** 光电系统设计与检测说明书 题目红外人员检测 系(部> 电子与通信工程系 专业(班级> 10光电1班 姓名*** 学号******** 指导教师●*********** 起止日期●13年6月 3日6月15日
*****课程设计鉴定表
10级光电系统设计任务 系(部>:电子与通信工程系专业：光电指导教师: 孙利平刘莉谭志光谢志宇2018-4-5
目录 2、设计原理5 2.1、红外客流计数器5 2.1.1、客流计数器的概念及应用6 2.1.2、WZ1001多功能红外计数器产品介绍6 2.2、红外对射技术7 2.2.1、技术简介7 2.2.2、应用优点7 2.2.3、系统原理8 2.2.4、使用特点及应用8 2.3、元器件介绍9 2.3.1、74LS1929 2.3.2、数码管10 3、设计思路11 4、原理图及程序11 5、总结14 6、参考文献14
摘要： 本次课程设计的题目是红外线人员检测，随着人们生活水平的不断提高，人们越来越追人性化的事物，计数器是不可缺少的必需品。本文所设计的计数器采用红外线遮光方式，抗干扰性好，可靠性高,可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量。该产品应用广泛，也可以测量流水线上的产品数量，以及可检查产品有无缺损。本文介绍了红外计数器的发展前景和现状，设计了一种由数字电路来实现的红外计数器，详细阐述了红外计数器的工作原理和构成，讨论了各模块的实现方法，并对它们进行了严格的理论逻辑推敲和实验测试，以达到设计要求。它可以解决计数中的增减问题，对任意流水线产品及来往客流自动计数因此，研究计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。 红外技术的内容包含四个主要部分：红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性--反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。把各种红外元件、部件构成系统的光学、电子学和精密机械的组成部分。红外技术在军事上和国民经济中有着广泛的应用。红外技术有很多应用，例如在夜晚可以用看见物体的红外线来确定物体的位置。用一个红外线发射器和一个红外线接收器在生产上可以计算商品的数量；军事上可以用来防止敌人侵入,当红外线发射器和接收器被挡住,警报就会响。在医学上还可以查看人的病情等等。红外线计数器分为对射式和反射式两种电路。对射式红外线是一个发射头和一个接收头在中间如有物件通过就遮挡一下光线，输出脉冲信号触发计数电路；反射式红外线是把发射头和接收头做在一块成为一个红外探头，当探头前有一个物件出现就把发射头的红外线反射给接收头，探头输出一个脉冲给计数器计数。本文所设计的计数器是采用红外线遮光方式，利用红外对射管作计数传感器,当有物体通过时光被遮挡住,接收模块输出一个高电平脉冲,对此脉冲进行计数,就可实现对产品的统计。基于这种光电检测原理,配合组成集成电路,就可设计对射式红外线计数器。实践证明,该装置抗干扰能力强, 关键词：红外对射、单片机、74LS192、4位数码管。
红外热像仪的学习总结 制冷及低温工程 经历了几周对本课程的学习，发现自学到了很多东西，现将本课程最基本的知识整理如下： 1. 红外线的发现与分布 1672年人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成，同时，牛顿作出了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。使用分光棱镜就把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。1800年，英国物理学家F. W. 赫胥尔从热的观点来研究各种色光时发现了红外线。他在研究各种色光的热量时，有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住，并在板上开了一个矩型孔，孔内装了一个分光棱镜。当太阳光通过棱镜时，便被分解为彩色光带，并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。为了与环境温度进行比较，赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的一支温度计，比室内其它温度的批示数值高。经过反复试验表明这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的热线，这种看不见热线位于红色外侧，叫做红外线。红外线是一种电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，红外线的发展是人类对自然认识的一次飞跃，对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。 红外线的波长在0.76--100μm之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号，成像装置的输出的就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理后传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。热像仪为非接触式测量，这是它的优点。如果为接触式测量，一个大的缺点就是破坏了原来的温度场。 2. 红外热像仪的原理 红外热像仪由红外探测器、光学成像物镜和处理电路组成。早期的热像仪由于焦平面技术的限制，一般是线阵或×4、×6阵列的，需要光机扫描系统，目前基本为凝视型焦平面所代替，省略了光机扫描系统。利用物镜将目标的红外辐射能量分布图形成像到红外焦平面上，由焦平面将红外能量转换为电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。 这种热像图与物体表面的分布场相对应实；际上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光相比缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实际校正，伪色彩，描绘等高
近红外光谱技术在医药领域应用的新进展 摘要 近红外光谱技术是20世纪90年代以来发展最快、最近引入注目的光谱分析技之一,该技术在许多领域有着广泛的应用,尤其在医药领域.本文简要介绍了近红外光谱技术的特点,综述了近几年该技术在药物和临床分析中新的应用,初步探讨了该技术在医药领域应用中存在的局限性和今后发展的方向,并对该技术在医药领域中的应用前景进行了展望. 关键词:近红外光谱, 药物分析, 临床应用, 局限性, 综述 . 引言 近红外光( NIR)是介于可见光( Vis) 和中红外(MIR)之间的电磁辐射波, 美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为 780~ 2 526 nm 的区域, 是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区 [ 1].近红外光谱区与有机分子中含氢基团( OH、NH、CH) 振动的合频和各级倍频的收区一致,通过扫描样品的近红外光谱, 可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息,而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低, 不破坏样品, 不消耗化学试剂, 不污染环境等优点, 因此该技术受到越来越多人的青睐. 近红外光谱技术量测信号的数字化和分析过程的绿色化又使其具有典型的时代特征, 20 世纪 90 年代以来, 近红外光谱技术已成为发展最快, 最引人注目的光谱分析技术,在许多领域( 农业和食品等) 检测中已作
为官方认证的检测技术, 同时在纺织、聚合物、药物、石油化工、生化和环保等领域也得到了广泛的 应用 [ 2~ 9]. 除了早期的应用外, 近几年人们又利用该技术检测物质的纯度, 解释物质的结构, 预测、评价生物的某些生理现象及变化, 监测一些天体的变化等 [10, 11]. 本文主要介绍了近红外光谱技术的特点; 综述了近几年该技术在医药分析中新的应用; 探讨了其在医药应用中存在的局限性和今后发展的方向; 并对其在医药领域应用的前景进行了展望. 红外检测技术基本原理 红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。 红外线是波长在0.76～1000μm 之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射在真空中的传播速度 C ＝299792458m/s 10103?≈cm/s 红外辐射的波长 ωλc = 式中：C:速度 λ：波长
一、红外热成像技术的定义 红外热像技术是一门获取和分析来自非接触热成像装置的热信息的科学技术。就像照相技术意味着“可见光写入”一样，热成像技术意味着“热量写入”。热成像技术生成的图片被称作“温度记录图”或“热图”。 二、红外热成像技术的基础知识-红外热像图和可见光图比较 红外热图像可见光图像 三、红外热成像测量的优势 1.非接触遥感检测，红外热像仪不同于红外测温仪，不用接触被测物，可以安全直观的找到发热点。 2.一张二维画面可以体现被测范围所有点的温度情况，具有直观性。还可以比较处于同一区域的物体的温度，查看两点间的温差等。 3.实时快速扫描静止或者移动目标，可以实时传输到电脑进行分析监控。 四、红外线的发现
1800年英国的天文学家Mr.WilliamHerschel用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。他发现，当水银温度计移到红色光边界以外，人眼看不见任何光线的黑暗区的时候，温度反而比红光区更高。反复试验证明，在红光外侧，确实存在一种人眼看不见的“热线”，后来称为“红外线”，也就是“红外辐射”。 红外线普遍存于自然界中，任何温度高于绝对零度(-273.16℃ )的物体都会发出红外线，比如冰块。 五、电磁波谱 我们通常把波长大于红色光线波长0.75μm，小于1000μm的这一段电磁波称作“红外线”，也常称作“红外辐射”。红外线按照波长不同可以分为：近红外0.75 –3μm;中红外3 –6 μm;远红外6 –15μm;极远红外15 –1000 μm。
六、红外辐射的大气穿透 红外线在大气中穿透比较好的波段，通常称为“大气窗口”。红外热成像检测技术，就是利用了所谓的“大气窗口”。短波窗口在1--5μm之间，而长波窗口则是在8--14μm之间。 一般红外线热像仪使用的波段为:短波(3μm -- 5μm); 长波( 8μm --14μm) 。 七、红外热像仪的工作原理 红外热像仪可将不可见的红外辐射转换成可见的图像。物体的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器将产生电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理部分，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。
烤灯（红外线、曲颈灯）操作评分标准编号科室姓名得分 项目要求应得分扣分得分说明素质要求仪表大方，服装、鞋帽整齐，举止端庄，态度和蔼。 5 5 操作前准备护士评估患者意识、年龄、活动能力、对热的敏感性和耐受性、有无感觉迟钝、障碍等）。 1 2 洗手，戴口罩 2 物品功能完好的烤灯（红外线灯或曲颈灯），烤灯先预热5-1分钟。 5 患者核对姓名、年龄、诊断、介绍并解释照射的目的及配合要点，操作过程中可能出现的不适、并发症及注意事项。 1 患者取舒适体位，移开或以隔热物品遮盖床旁吸热性强的物品。 3 操作流程摆体位暴露治疗部位，注意患者保暧； 烤灯放置的位置根据烤灯的功率和使用说明书确定，一般离照射部位3-5cm 8 5 照射打开烤灯开关，用前臂内侧测试温度，至感觉温热为止，烤灯的热应从斜上方或侧方辐射到照射部位，照射时间为2-3分钟。嘱患者及家属照射过程中不要随意移动烤灯或移动体位。 12 观察照射过程中，定时巡视患者，专人负责，治疗结束方可离开，询问患者感受、观察局部皮肤情况和患者的反应 1 异常情况的处理照射部位皮肤出现桃红的均匀红斑为合适剂量。若皮肤出现紫红色，应立即停止照射，并涂凡士林。如患者感觉过热、心慌、头晕等，应立即停止照射，报告医生及时处理。 1 操作后整理关闭电源开关，拔下插头，将烤灯放回固定位置，勿将电源线缠绕灯臂而损坏烤灯。 1 25 告知操作后告知患者多次治疗后，治疗部位皮肤可出现网状红斑，色素沉着。 5 理论提问目的及注意事项 1 合计 1 考核者签名 时间 年月日 作者真是字斟句酌啊！ 红外线烤灯灯距
红外线烤灯灯距 红外线烤灯的灯距 红外线照灯距离 红外线烤灯的距离 烤灯（红外线、曲颈灯）操作评分标准
红外检测技术复习题 1. 从事红外光谱研究、红在红外技术中,为便于对不同波长的红外光进行研究,一般将红外辐射分为哪四个区域？ 近红外(波长λ=0.76～3um),中红外(λ=3～6um),中远红外(λ=6～2Oum),远红外(λ=20～1000um)。所谓远或近,是指红外辐射在电磁波谱中距离可见光的远、近,靠近可见光的为近红外区。 2. 外技术应用和研究中经常用到的，在大气中红外辐射透过率相对较高的3个“大气窗口”是？ 这3个对太阳光谱吸收较弱的区段,即2～2.6um,3～5um,8～14um,大气相对说来是比较透明的,常称为“大气窗口” 3. 根据哪两个条件将红外辐射源分为电源和面源？ 根据辐射源几何尺寸的大小及相距探测器的远近,可分为点源和面源。 4. 简述漫辐射的点光源辐射能传播的逆二次方定律。 作为漫辐射的点光源,它辐射出的能量是以球状向空间扩展的,距离辐射源S 为R 的球面上的辐射强度与R2成反比,这就是辐射能传播的逆二次方定律。 图1.7画出了在与点光源S 距离为R 和2R 的两个球面上,置有单位面积(如1cm 2)的检测器D 1,D 2。设点光源S 辐射于半球面内的全部红外线能量为Q,则检测器D 1,D 2接收到的辐射能分别为H l ,H 2, 212R Q H π= 2228)2(2R Q R Q H ππ== 二者之比为 2122 1=H H （1.11） 曲式(1.11)可见,单位面积上所接收到的辐射能是随距离的平方而衰减的。 该衰减特性表明,对于一定辐射能的红外光源,它的有效作用距离(当检测器灵敏度给定条件下)是有限的。为提高作用距离,或加大辐射能力度,或通过反射器(或透镜)将射线汇聚集中辐射出去。
红外探测技术 红外检测技术基本原理 红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。 红外线是波长在0.76～1000μm 之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射在真空中的传播速度 C ＝299792458m/s 10103?≈cm/s 红外辐射的波长 ω λc = 式中：C:速度 λ：波长 ω：频率 红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都 会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停的辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。 温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。其中黑体频谱辐射能流密度对红外辐射波长的关系，根据普郎克定律： e C p T T c λλλ2 15 1?= （瓦·厘米2 -·微米 1 -） 式中： p T λ —波长λ，热力学温度为T 时，黑体的红外辐射功率。 C 1 —光速度（10103?cm/s ） C 2 —第一辐射常数=4 107415.3?（瓦厘米2 -微米2 ） λ—波长（微米），T 热力学温度（K ）温度辐射的能量密 度峰值对应的波长，随物体温度的升高波长变短。 根据维思定律：T =2898λ（μm ） 式中： λ—峰值波长，单位：μm T —物体的绝对温度单位K
红外线检测技术与应用 摘要 红外技术逐步从军用向民用转化，广泛应用于工业、农业、医学、交通等各个行业和部门。红外检测就是一红外辐射为原理基础，运用红外辐射测量分析方法和技术对设备、材料及其他物体进行测量和检测，进而发展成为红外诊断技术，因此红外检测技术的基础。Infrared technology gradually from military to civilian conversion, widely used in industrial, agricultural, medical, transportation and other industries and sectors. Infrared detection of infrared radiation is a basic principle, using infrared radiation measurement and analysis methods and techniques for the equipment, materials and other objects were measured and detected,, then become the infrared diagnosis technology, the infrared detection technology based. 关键词:红外检测光热辐射电子技术测量应用 Infrared detection of photothermal radiometry electronic measurement technology application 前言 红外线技术是涉及红外物理学、红外光电子技术和计算机技术的综合技术科学，以红外辐射的产生、传播、转换和测量为研究内容。由于其特点，红外技术首先在军事上得到重视和应用。现代生产中，发生故障的后果往往非常严重，所以如何及时发现故障并进行及时处理显得尤为突出。人们在总结过去经验教训的基础上，提出在运行中或基本不停机的情况下，掌握其运行状态，判定产生故障的部位和原因，从而尽早发现及时处理，保障生产的持续进行，使得传统的预防性检修向预知性状态维修发展。 第一节红外检测诊断中的传热分析 传热主要研究的内容包括：在已知工作条件下，计算机获取系统温度分布和热传递的情况，或相反，在已知温度分布和热传递的条件下获取工作条件的信息。所以红外检测于诊断技术中的传热分析可分为以下两种情况：一是在已知被对象内部结构及其几何形状、热物性参数、边界条件和初始条件的前提下，通过求解导微分方程，获得对象表面温度分布及其变化规律。二是利用从外部红外检测到的表面温度场温度分布数据，利用有关的已知条件和参数求解导热微分方程式，得到被测对象内部温度分布。 第二节红外线检测方法、判断标准及缺陷定义 2.1 红外检测方法的确定 多年来为预防输电线路过热故障，采取了目视判断、贴蜡片等多种方法，目前普遍认为采用红外热成像技术是较为有效的方法。但由于红外线热成像受人员素质和环境因素影响较大，加上杆塔较高，测量距离较远及材料发射率的选择等诸多因素的影响，所检测到的发热点相对环境温度的温升存在误差，必然带来热缺陷的判断误差，使红外检测存在一定的局限性。电流型致热设备的缺陷类型用相对温差值来判断，即两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差δt，可用下式求出: δt = ( τ 1 －τ2) /τ 1 × 100%= ( T1 － T2) /( T1 － T0) × 100%
红外检测技术及应用 红外基本概念 红外线：白色的太阳光被分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色，位于可见光红光外侧，人眼看不见的光线叫红外线。 红外线是电磁辐射频谱的一部分，电磁频谱中包括无线电波、微波、可见光、紫外线、伽马射线和X光。红外线是一种电磁波，它的电磁波谱图见下： ●按波长红外波段通常又分成四个较小的波段：近红外、中红外、远红外、极远红外。 ●红外线波长通常以微米来表示。红外频谱范围从0.7微米至1000微米。 ●实践中，红外温度测量使用的波段范围为0.7微米至14微米。 ●红外线遵循可见光所遵循的规律：直线传播，反射、折射。 任何大于绝对零度（-273C）的物体都会向外界辐射热能。红外测温仪就是通过接受物体辐射的红外能量而计算出物体的表面温度。 ●黑体：一个吸收所有碰撞它的任何波长红外辐射的物体被定义为黑体。 ●黑体辐射：实际上的黑体就是一个空腔，上面开有一个小孔，当空腔达到某一温度并处 于热平衡时，从小孔射出的红外辐射就具有稳定的特性，称为黑体辐射。
基本热传导理论： 传导模式： ? 辐射 ? 传导 ? 对流 ●传导： 热量传导取决于： ? 传导率（k）和厚度（L） ? 温差△T（从一侧到另一侧） ? 面积A 传导率值 ●常见材料的k值 ●数值越大，传导性越强 温差△T的变化 ?△T增加，热传导也增加 ?△T降低，热传导也降低 ?无△T，也没有传导 ●对流： 对流传导的热能取决于： ? h 值（对流系数） ? 温差△T（从表面到该流量的一点）? 面积A 对流系数（h）取决于： ? 流速 ? 流量方向 ? 表面状态 ? 几何结构 ? 粘度 不能简单地用数量表示 温差： 如传导情况一样 ?△T增加，热传导也增加 ?△T降低，热传导也降低
1、组成：红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。 2、分类：光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。（1）红外线传感器依动作可分为：1) 将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。 2) 利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN 接合之光电动势效果的量子型。热型的现象俗称为焦热效应。 （2）按照功能能够分成五类： 1）辐射计，用于辐射和光谱测量；2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图象；4）红外测距和通信系统；5）混合系统，是指以各类系统中的两个或者多个的组合。 三、红外传感器主要物理量 (1)响应率 谓红外探测器的响应率就是其输出电压与输入的红外辐射功率之比。 (2) 响应波长范围红外探测器的响应率与入射辐射的波长有一定的关系，热敏红外探测器响应率r与波长λ无关。光λp对应响应峰值rp，rp /2于对应为截止波长λc。 (3) 噪声等效功率(NEP) 若投射到探测器上的红外辐射功率所产生的输出电压正好等于探测器本身的噪声电压，这个辐射功率就叫做噪声等效功率(NEP)。噪声等效功率是一个可测量的量。设入射辐射的功率为P，测得的输出电压为U0，然后除去辐射源，测得探测器的噪声电压为UN，则按比例计算，要使U0＝UN，的辐射功率为 (4) 探测率经过分析，发现NEP与检测元件的面积S和放大器带宽Δf 乘积的平方根成正比，比例系数的倒数称为探测率D*。即D*实质上就是当探测器的敏感元件具有单位面积、放大器的带宽为lHz时的辐射所获得的信噪比。 (5)响应时间红外探测器的响应时间就是加入或去掉辐射源的响应速度响应时间，而且加入或去掉辐射源的响应速度响应时间相等。红外探测器的响应时间是比较短的。 工作原理： 人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人体发射的10um左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10um左右的红外辐射必须非常敏感。2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 红外参数： 热释电红外传感器常用型号目前常用的热释电红外传感器型号主要有P228、LHl958、LHI954、RE200B、KDS209、PIS209、LHI878、PD632等。热释电红外传感器通常采用3引