红外系统距离方程与作用距离分析

论述提高红外测温精度的温度补偿方法1 引言温度是表征物质状态的主要参数之一。

目前，测温方法主要分为接触式测温与非接触式测温。

后者主要以红外测温为主。

由于是非接触测温，故测温结果受到中间介质的影响比较大，当距离超过一定范围时，红外测温仪的测温精度将会降低，从而导致测量值不准确。

红外辐射在大气传播过程中，不可避免地要受到各种因素的干扰。

目前提高测温精度的方法主要通过搭建特定的测温系统和传感器后级补偿电路来实现，比如仪器内部的温度漂移和增益补偿、镜头视场外的辐射补偿以及不同季节下的操作温度补偿。

但此方法存在可变性差，只有在标称环境下使用才能达到较高精度的缺点。

进行温度补偿时，补偿公式与系统本身参数有关，导致补偿方法复杂难懂，适用条件苛刻，实用性不强。

为此，作者通过对影响红外测温精度的因素、红外辐射的基本原理进行分析和试验研究，提出了一种新的温度补偿方法。

通过实验，将所测温度与被测目标的真实参考温度做对比分析，并在不同的测温距离下，利用补偿公式得到一个相应的温度差值，使测温仪的精度得到提高。

相比目前的温度补偿方法，该方法具有简单易懂，应用方便，且不需要知道测量仪器的详细参数的优点，这对于工业测温应用领域获取设备运行精确温度参数具有重要意义。

2 红外测温原理自然界中任何高于绝对零度的物体都会向外界辐射红外电磁波。

通过对物体红外辐射能量的测量，来确定其表面温度，这就是红外测温仪测温的理论基础。

1900年，普朗克提出了黑体辐射量子假设后，利用谐振子能量分布应该满足麦克斯韦-波尔兹曼统计，求得普适函数表示如下，用波长可表示如下：（4）式（4）表示大气介质中辐射电磁波的衰减遵循指数衰减规律，称为波尔盖定律。

在接近地面的大气中，对红外辐射吸收起到了主导作用的是水蒸气和二氧化碳。

3.2 环境对红外辐射的散射作用当红外辐射在大气中传播时，大气分子会引起辐射散射。

散射可以看做是光子与大气分子发生弹性碰撞，改变了辐射方向，使得本应进入测量系统的能量并没有被吸收，从而造成误差。

红外光学系统成像分析与优化在现代军事、工业、医学等领域中，红外成像技术已经得到了广泛的应用。

红外成像技术可以通过检测目标物体在红外辐射区域中的辐射能量变化，来获取目标物体的信息，具有不受光照限制、探测距离远、具有隐蔽性等优点。

红外光学系统是红外成像技术的载体，因此如何优化红外光学系统的成像质量，是红外成像技术研究中非常重要的问题。

一、红外光学系统成像原理红外光学系统是由红外透镜、红外探测器、红外滤光片等部分组成。

当被测物体所辐射的红外线射向红外透镜时，会通过透镜聚焦成像在红外探测器上，红外探测器会对红外物体辐射进行探测并将其转化成电信号，通过信号处理后将其转化成图像信号，从而实现对红外物体的成像。

在红外成像中，透镜的选择和设计成为影响成像质量的关键。

透镜的质量和焦距可以影响红外成像的分辨率和透镜的成像能力，因此要根据具体情况选择合适的透镜材料和设计。

同时，光机系统中还需要加入红外滤光镜，其作用是阻挡不同波长的红外光线，避免零件发热和热噪声干扰，同时也可以加强对红外辐射的探测和成像。

二、红外光学系统成像质量分析在红外成像技术中，分辨率是反映成像质量的一个非常重要的指标。

分辨率是指被测物体在红外成像中的最小可辨别细节，英语中称之为Modulation Transfer Function(简称MTF)，是评估系统性能的重要指标。

且MTF曲线是描述成像质量一个具有详细的曲线，可以从理论和实验两方面描述成像质量表现情况。

同时，噪声也是影响红外光学系统成像质量的因素之一。

在红外成像中，一些光学仪器和检测器将会发射高斯噪音，这些噪音会影响系统成像的信号质量，导致成像质量不可靠，因此在实际应用中还需要采用抑制系统噪声，以提高系统成像的性能。

三、红外光学系统成像优化策略在红外光学系统中，优化透镜传递函数、优化光学系统结构等是提高成像质量的重要策略之一。

优化透镜传递函数时，需采用透镜各个面的形状、曲率、孔径、玻璃材料等参数来构建一种最优化的传递函数，以达到最佳成像效果。

红外PSD距离测量系统总体设计1 PSD原理1.1 一维PSD 工作原理图1 为一维PSD 的工作原理图, 它的受光面为P- Si( P 型硅) , 同时也是个均匀电阻层。

设1, 2 两电极间距离为2L。

如果入射光点位于A 点, 则电极0的电流I0 等于电极1 的电流I1 和电极2 的电流I2 之和, 即:I0=I1+I2电极1, 2 输出的光电流I1 和I2 与A 点至电极1, 2 的距离成反比, 即I1=I0*(L-XA)/2LI2=I0*(L+XA)/2L则：XA=L*(I2-I1)/(I1+I2) (1)用式(1) 即可确定光斑能量中心对于器件中心的位置XA, 它只与I1, I2的和、差及比值有关, 而与总电流I0 无关( 即与入射光通量的大小无关) 。

1.2 二维PSD 工作原理二维PSD 有5 个电极引出线, 其工作原理见图2。

图2 二维PSD工作原理图入射光斑坐标可由下式计算:X=L*(I2-I1)/(I1+I2)Y=L*(I4-I3)/(I3+I4)2.位置测量系统原理分析应用PSD 进行非接触式位置测量是根据光学三角法测距的原理进行的,其结构见图3。

光源发出的光经发射透镜L1聚焦投射到待测物体上,部分反射(散射)光由接收透镜L2 成像到一维PSD上, 若透镜L1和L2的中心距为b,透镜L2到PSD表面之间的距离为f。

聚焦在PSD表面的光点距PSD中心的距离为X,则根据相似三角形PAB和BCD,得:D=b·f/X(2)将式(1)代入式(2),即可知物体位移尺寸的变化3 位置测量系统的硬件分析3.1 PSD器件的选择国外对PSD的原理及应用研究较早,加上欧美、日本等国家发达的半导体工业, 因此这些国家生产的PSD 器件性能稳定, 精度高, 已经形成了系列化的成熟产品。

其中, 日本滨松光子学公司生产的S 系列PSD 产品, 在国内应用较为广泛。

结合PSD 的性能参数、测距的影响因素及注意事项, 这里采用S3932 型PSD, 其响应速度为3 μs, 分辨率为0.3 μm,有效敏感区为1×12 mm2。

38khz红外模块的作用38kHz红外模块的作用红外模块是一种使用红外线作为通信媒介的电子元件，它能够将电信号转化为红外线信号，并通过红外线传输到接收端。

而38kHz红外模块是一种工作频率为38kHz的红外传感器模块。

它在现代电子产品中扮演着重要的角色，具有多种作用和应用。

38kHz红外模块被广泛应用在红外遥控系统中。

我们经常使用的遥控器就是利用红外线来传输信号与电器设备进行通信的。

遥控器按下按钮后，38kHz红外模块会产生特定的红外信号，通过空气传播到电器设备的接收端。

接收端的红外接收器会接收到红外信号，并将其转化为电信号，使电器设备做出相应的动作。

这种遥控系统广泛应用于电视、空调、音响等家电产品，方便了人们的生活。

38kHz红外模块还可用于红外测距。

在一些自动化系统中，我们需要对物体进行精确的距离测量，而38kHz红外模块则可以发挥重要作用。

它利用红外线的特性，通过测量红外线的反射时间来计算物体与传感器之间的距离。

当物体靠近传感器时，红外线的反射时间较短；当物体远离传感器时，红外线的反射时间较长。

通过测量反射时间的差异，可以准确计算出物体与传感器的距离。

这种红外测距技术在自动驾驶、智能机器人等领域有着广泛的应用。

38kHz红外模块还可以应用于红外检测系统。

红外检测系统是一种通过检测红外线信号来实现目标检测的技术。

38kHz红外模块可以作为发射器发送红外信号，而接收器则用于接收目标反射回来的红外信号。

通过分析接收到的红外信号，系统可以判断目标是否存在以及目标的属性。

这种红外检测系统广泛应用于安防监控、自动门禁等领域，可以提高安全性和便利性。

38kHz红外模块还可用于红外通信。

红外通信是一种短距离的无线通信方式，可以在没有网络的情况下实现设备之间的数据传输。

通过38kHz红外模块，设备可以将数据转化为红外信号进行传输，接收端的设备再将红外信号转化为数据。

红外通信广泛应用于移动设备、智能家居等领域，提供了一种便捷的无线通信方式。

第４２卷第５期　Ｖｏ１．４２　ＮＯ．５　红外与激光工程　

Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ａｎｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｅｎ￣ｉｎｅｅｒｉｎ　２０１３年５月　

Ｍａｖ　２０１３　

偏振热成像系统的作用距离分析　赵大鹏　一，时家明１，２，汪家春１，２，王启超１，２，王伟。　（１．脉冲功率激光技术国家重点实验室，安徽合肥２３００３７；　２．电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室，安徽合肥２３００３７；　３．电子工程学院科研部，安徽合肥２３００３７）　

摘　要：相比传统热像仪，偏振热成像系统在反伪装方面具有独特优势。在热成像系统前加入偏振片　后其作用距离会发生变化，以此为切入点文中深入研究了偏振热成像系统的作用距离。建立了偏振　热成像系统的噪声等效温差模型、最小可分辨温差模型和作用距离模型，推导出偏振热成像系统相对　非偏振热成像系统的作用距离增益系数，计算分析了偏振热成像系统探测伪装坦克模型时的偏振对　比度、辐射对比度和作用距离增益。结果发现探测伪装坦克时，偏振对比度比辐射对比度大得多，而　偏振热成像系统的作用距离比不加偏振片时也要大，体现出偏振热成像系统的独特反伪装能力。　关键词：偏振热成像；　噪声等效温差；　最小可分辨温差；　作用距离；　对比度　中图分类号：ＴＮ２１５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００７—２２７６（２０１３）０５—１１４６—０７　

Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｒａｎｇｅ　ｆｏｒ　ｐｏｌａｒｉｚｅｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　

Ｚｈａｏ　Ｄａｐｅｎｇ　，Ｓｈｉ　Ｊｉａｍｉｎｇ　，Ｗａｎｇ　Ｊｉａｃｈｕｎ　’。，Ｗａｎｇ　Ｑｉｃｈａｏ　，Ｗａｎｇ　Ｗｅｉ。　（１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｕｌｓｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌａｓｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３００３７，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｏｆ　ＩＲ　ａｎｄ　Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｐｌａｓｍａ　ｏｆ　Ａｎｈｕｉ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅ％ｉ　２３００３７，Ｃｈｉｎａ　３．Ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。Ｈｅｆｅｉ　２３００３７，Ｃｈｉｎａ）　

第４０卷第３期２０１８年６月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ ４０㊀Ｎｏ ３Ｊｕｎ ２０１８文章编号：１６７３⁃３８１９（２０１８）０３⁃００３６⁃０５直升机目标红外辐射特性分析刘关心，阳再清（解放军９２４１９部队，辽宁兴城㊀１２５１０６）摘㊀要：红外辐射特性是直升机重要的目标特性，也是防空武器系统探测跟踪的关键性能，通过分析直升机目标红外辐射特性的形成，研究了其基本特点，供研究直升机目标特性的工程技术人员参考㊂关键词：直升机；目标特性；红外特性；红外辐射强度中图分类号：Ｖ２７５ １㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０１８．０３．００９㊀ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＩｎｆｒａｒｅｄＲａｄｉａｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｅｌｉｃｏｐｔｅｒＬＩＵＧｕａｎ⁃ｘｉｎ，ＹＡＮＧＺａｉ⁃ｑｉｎｇ（ＰＬＡＵｎｉｔ９２４１９，Ｘｉｎｇｃｈｅｎｇ，１２５１０６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔａｒｇｅｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ，ｉｔ ｓｋｅｙｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆａｉｒｄｅｆｅｎｓｅｗｅａｐｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇ．Ｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｉｓｗｏｕｌｄｂｅａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｅｒｓｏｎｎｅｌｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ；ｔａｒｇｅｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｉｎｆｒａｒｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｉｎｆｒａｒｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙ收稿日期：２０１８⁃０１⁃１１修回日期：２０１８⁃０３⁃１５作者简介：刘关心（１９８２⁃），男，湖北崇阳人，硕士，工程师，研究方向为无人机使用研究㊂阳再清（１９６６⁃），男，硕士，高级工程师㊂㊀㊀直升机作为重要的飞行器，一直是防空武器的主要防御目标之一㊂直升机的悬停状态㊁低空低速飞行㊁旋翼特性等，形成了与固定翼飞机不同之处，甚至有效降低了雷达探测㊁跟踪的能力，红外探测与跟踪成为更有效的手段㊂研究分析直升机目标的红外辐射特性成为防空武器的重点之一，更是空中靶标研究的关键㊂本文从目标模拟的角度，分析了直升机目标红外特性的形成与特点，为直升机目标红外特性的研究做一些前沿的探讨㊂１㊀红外特性基础分析自然界中温度高于绝对零度的一切物体每时每刻都在进行红外辐射，红外辐射本质上是电磁辐射，其辐射的能量大小与物体温度㊁辐射的波长等有关，公式（１）描述了黑体的光谱输出度Ｍλ与辐射波长λ㊁绝对温度Ｔ的关系：Ｍλ＝ｃ１λ５㊃１ｅｃ／λＴ－１（１）式中：ｃ１㊁ｃ２为第一和第二辐射常数㊂实际物体并不能全部吸收任何波长的辐射，当其反射率不变时为灰体，当其发射率变化时为选择性辐射体㊂物体的红外辐射一般由面壁和参与性介质形成㊂直升机目标的机体表面和热腔体会形成面壁辐射，发动机尾焰会形成参与性介质辐射，在飞行过程中因为环境辐射加热㊁内部热源等因素导致其不同位置温度发生变化，使得向外辐射也在时刻发生变化㊂其不同点受到不同因素影响的程度不同，其温度分布也十分复杂，形成众多的热源点㊂在此过程中参与性介质的状态也在不断变化，使得其与外界热交换也发生着复杂的变化㊂理论分析这一过程的红外辐射特性是一个相当复杂的系统工程，理想的方法是用理论和试验相结合的方法，探索在一定条件下的规律㊂理论分析上，首先计算温度场分布；再利用流场计算方程㊁对流辐射耦合方程㊁燃烧产物浓度方程，建立基本模型和算法，进行求解；最后用工程试验来校正，可以得到较为接近的特性分布㊂从红外探测的角度看，大气对红外辐射特性的影响也是至关重要的㊂直升机系统辐射的红外能量必须通过大气的传播才能被探测器探测到，大气的吸收和散射将使得红外辐射衰减㊂大气９９％的组成成分Ｏ２和Ｎ２并不对１５μｍ以下的红外辐射产生吸收作用，但Ｈ２Ｏ㊁ＣＯ２㊁ＣＯ㊁Ｎ２Ｏ㊁ＣＨ４㊁Ｎ２等成分都将对红外辐射的吸收产生明显的作用㊂大气是一个不均匀的介质，必然会导致散射，一般地，散射比分子吸收弱，随着波长增加散射也会减弱，但对于处于大气窗口的红外探测而言，散射却是辐射衰减的主要原因㊂不同的地域㊁不同的时间㊁不同的高度，大气的分布都不相同，其对红外辐射的吸收与散射也不相同，需要利用大气透过率和大气辐射特性来提高探测器的性能㊂. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真３７㊀２㊀直升机目标红外特性分析２ １㊀红外辐射强度分析描述红外辐射特性的物理量较多，一般用能够通过观测得到辐射强度（Ｉ）来表述，其是指辐射源在单位立体角内的辐射功率㊂从这一定义看，红外辐射强度是从探测跟踪的角度来度量的，它不仅与物体自身的辐射相关，也与探测的距离㊁角度，传播介质等相关，是一个综合性的物理量㊂辐射强度是描述点源目标的，一般的物体都不是严格的点源目标，工程上将探测距离大于物体尺寸１０倍以上的物体视为点源㊂在均匀背景下红外探测器的探测距离Ｒ可以用公式（２）来表达：Ｒ＝τ０㊃τ（Ｒ，ｈ）㊃π㊃Ｄ２㊃Ｉ㊃Ｄ∗４㊃Ｓ／Ｎ㊃Ｆａ㊃ｂ㊃Δｆ（２）式中：τ０为光学系统透过率；τ（Ｒ，ｈ）为大气透过率；Ｄ为光学系统孔径；Ｉ为目标红外辐射强度；Ｄ∗为探测器比探测率；Ｓ／Ｎ为系统信噪比；Ｆ为噪声系数；ａ，ｂ为探测器面源尺寸；Δｆ为电子系统带宽㊂公式（２）全面反映了红外探测的制约因素，从探测的角度看，探测距离与辐射强度的平方根成正比，如果目标辐射强度下降１０ｄＢ（９０％），则探测距离将下降６８％，显然，影响是十分明显的㊂从辐射源的角度看，辐射强度Ｉ与探测距离的平方成正比，对同一辐射源，在不同位置探测目标，其红外辐射强度明显不同，对探测能力的影响也十分明显㊂目标在探测器所在方向上的辐射强度理论计算如公式（３）：Ｉ＝ʏλλＳʅ㊃ελ㊃Ｍλ／πｄλ（３）式中：Ｓʅ为目标的投影面积，ελ为材料的发射率，Ｍλ见公式（１）㊂可见，红外辐射强度由Ｓʅ㊁ελ和目标表面温度Ｔ三个参数决定㊂对某一目标而言Ｓʅ和ελ是固有的特性，相对稳定，不同目标而辐射强度不同，Ｉ会随着它们的降低而减少㊂物体的表面温度是一个变化的量，Ｉ会随着其降低而减小，其曲线峰值会随温度降低而逐步向长波方向移动，如图１示㊂图１㊀光谱输出度与温度关系图㊀㊀从上述分析可知，用红外辐射强度表征目标的红外辐射特性存在着一定的局限性，特别是对于目标特性模拟来说，是难以用简单的红外辐射强度研制出合适的靶标的，需要更深入的研究，将红外辐射强度反映出的目标本身特性用恰当的参数表现出来㊂从式（３）来看，主要是目标的面积㊁材质与表面温度，只有这些参数才与目标的结构特性㊁材料特性㊁运动特性㊁发动机特性等自身特性联系起来㊂红外辐射强度与投影面积㊁发射率（材质决定）与温度的关系是随着它们的降低而减少，但这些参数与目标自身特性的定量关系却是十分复杂，需要通过大量的试验和理论估算才能探索出一定条件下的规律来，对于靶标，可以用典型目标的相关特性来对比分析得出相关要求㊂２ ２㊀直升机主要红外特性分析直升机的红外特性主要由表面辐射㊁尾焰和发动机热腔体形成，它不同于固定翼飞机的是：它飞行速度较低，不存在气动加热；它不依靠排气速度来推进，尾焰流较小㊂２ ２ １㊀机体表面红外辐射直升机的蒙皮等表面温度会高于背景温度，是重要的红外辐射源㊂一般在３００Ｋ左右，其红外辐射峰值处于８μｍ １４μｍ波段的大气窗口，能透过大气传递大部分有效能量，形成有效的红外辐射㊂表面辐射是固体面壁辐射，没有参与性介质，是连续的光谱㊂表面的红外辐射包括自身辐射和环境辐射，而环境辐射与太阳照射㊁环境大气特性等相关，存在许多不确定性，需要红外探测专业专门研究，对目标研究来说研究其自身特性是首要的问题㊂对于特定目标而言，其发射率是相对稳定的，获得其红外辐射特性的关键是获得温度分布㊂直升机工作后，在热传导作用下，表面的温度. All Rights Reserved.３８㊀刘关心，等：直升机目标红外辐射特性分析第４０卷会发生变化，可以通过工程软件来估算表面的温度分布㊂再将表面沿轴向和径向分成ｎˑｍ各小面元，根据普朗克定律计算出各面元的光谱辐射度Ｍｉｊ（Ｔｉｊ），然后积分求得任意波段的辐射强度Ｉｓ，见公式（４）㊂显然，辐射强度不仅与表面温度有关，还与观察点位置㊁飞行姿态等有关㊂Ｉｓ＝ðｉ，ｊΔＡｉｊ㊃ｃｏｓθｉｊʏλλＭλ，ｉｊｄλπ（４）式中，ΔＡｉｊ为面元面积；θｉｊ为视线与面元法线夹角；ｉ＝１ ｎ；ｊ＝１ ｍ㊂２ ２ ２㊀发动机引起的红外辐射由发动机工作相关的热腔体和尾焰是直升机的主要红外辐射源，其典型的光谱辐射强度如图２示㊂从图２可以看出，其红外辐射主要在３ ５μｍ波段内，而且分为两部分，一部分是３ ０μｍ ４ １５μｍ和４ ６μｍ５ ０μｍ，主要由热腔体产生，由于Ｈ２Ｏ吸收与散射作用而出现波动；另一部分是４ １５μｍ ４ ６μｍ，由尾焰产生，由于ＣＯ２的吸收与散射作用而出现波动㊂图２㊀动力系统红外辐射强度分布示意图㊀㊀尾焰辐射是由发动机排出的高温ＣＯ２㊁Ｈ２Ｏ㊁ＣＯ等气体形成的分子辐射，其辐射强度取决于尾焰成分和温度，他们之间的关系十分复杂，工程上可以用正反光线跟踪法㊁辐射传输方程等方法来估算㊂首先根据发动机特性计算尾焰的温度分布，再根据普朗克定律求得尾焰温度场中各点的辐射度Ｍλ，ｂ，从而得到各点光谱辐射亮度Ｌλ，ｂ，根据气体介质亮度定义对Ｌλ，ｂ积分求得观测点的辐照度Ｈｓ，λ，即可求得辐射强度Ｉｐ＝Ｈｓ，λＲ２／τａ（Ｒ为探测距离，τａ为透过率）㊂不同形制的发动机尾焰的成分与温度是不相同的，直升机一般采用活塞式发动机或涡轮轴发动机，一般的涡轴发动机涡轮进口温度在１０００ħ，出口温度５００ħ ７００ħ，活塞发动机排气温度略高，如Ｒｏｔａｘ９１４发动机排气温度为９００ħ㊂由发动机尾喷管等构成的热腔体是典型的灰体辐射，其发射率ε＝０ ８ ０ ９，其辐射强度Ｉｔ与绝度温度Ｔ的４次方成正比，可用公式（５）计算㊂直升机的热腔体大多安装在尾部，这时的辐射只在排气管的后半球才能探测到，但它与其他表面的温度会有明显差别，一般相差１００ħ左右，其红外辐射明显㊂Ｉｔ＝εσＴ４πＡｔηλ１－λ２ｃｏｓθ（５）式中，ηλ１－λ２＝ʏλ２λ１Ｍｂ（λ，Ｔ）ｄλʏɕ０Ｍｂ（λ，Ｔ）ｄλ；Ａｔ为热腔体投影面积；θ为视线与腔体法线的夹角㊂２ ２ ３㊀不同探测方向上的红外辐射强度分布红外探测器对直升机进行探测时，探测距离与直升机红外辐射强度的平方根成正比㊂从不同角度进行探测，其探测距离远近与直升机红外辐射强度分布相一致㊂图３和图４为典型直升机（单旋翼＋尾桨，发动机喷口在机身后侧朝外）悬停时在不同波段下的红外辐射强度分布图㊂从图３和图４中可以看出，在垂直探测方向上，３μｍ ５μｍ波段和８μｍ １４μｍ波段红外辐射强度分布呈 ８ 字型，红外辐射强度在０ʎ １８０ʎ和１８０ʎ ３６０ʎ探测方向上呈现先增大后减小的趋势，这是由于机身照射面积变化影响所致；８μｍ １４μｍ波段红外辐射强度明显高于３μｍ ５μｍ波段，说明了机身蒙皮是８ １４μｍ波段主要辐射源㊂在水平探测方向上，３μｍ ５μｍ波段和８μｍ １４μｍ波段红外辐射强度沿机身左右基本对称；在发动机尾喷口方向区域，３μｍ ５μｍ波段红外辐射强度有非常明显的突变，而整个水平方向上８μｍ １４μｍ波段变化平缓㊂由此可见，尾焰辐射是３μｍ ５μｍ波段主要辐射源㊂图３和图４反映了直升机红外辐射强度分布的基本规律，要精确测量直升机红外分布特性，还需要考虑旋翼下洗气流㊁飞行环境（太阳照射㊁大气温度㊁风速风向）等对直升机红外特性的影响㊂从探测的角度看，从直升机机身正上方㊁机身侧向或者发动机喷口方向进行探测，直升机红外辐射强度大，可提高探测距离；直升机机头和机尾方向红外辐射强度最小，探测距离也相应最小，应尽量. All Rights Reserved.第３期指挥控制与仿真３９㊀避免㊂图３㊀垂直面上红外辐射强度分布图４㊀水平面上红外辐射强度分布２ ２ ４㊀红外抑制与运动特性的影响为有效降低红外辐射，武装直升机一般加装红外抑制器，通过引进外界冷空气对热腔体和尾焰降温，并改变尾焰流的成分，有效降低红外辐射㊂如ＡＨ⁃６４直升机，发动机排出口温度５７０ħ，加装红外抑制器后，金属外壁的温度只有９４ħ，排出的尾焰温度只有３００ħ，用２％的功率损耗降低红外辐射９４％㊂直升机的红外辐射特性会随着其运动状态的变化而改变，在不同高度㊁不同速度下会呈现不同的规律㊂当高度增加，自然温度会越来越低，空气对各红外源的降温作用明显，会导致辐射强度的降低，但由于背景温度的降低，自身的辐射也会增强㊂当速度增加时，运动形成的空气流会对各红外源产生降温作用，使得红外辐射强度有变小的趋势，同时运动会导致传动机构的部件发热，增强辐射㊂直升机运动过程中，红外辐射强度随状态变化是一个较为复杂的过程，应通过试验测试㊁建模估算来探寻规律㊂２ ３㊀分析结论通过上述分析，可以看出直升机目标的红外特性呈现以下特点：１）直升机目标红外特性中壁面辐射是主要的辐射源，主要来源于机体表面和发动机热腔体㊂机体表面辐射是一个选择性辐射体，它既发射自身的能量，又会反射太阳辐射等产生的能量，但其温度与背景温度相差不大，辐射主要集中在长波波段内㊂发动机热腔体辐射是典型的灰体辐射源，其温度与背景温度相差较大，辐射强度较高，辐射集中在中波波段，但由于其安装位置的关系，一般从头部观测难以显现㊂２）尾焰是典型的参与性介质辐射，是中波波段的主要辐射源㊂直升机发动机出口的尾焰温度一般在. All Rights Reserved.４０㊀刘关心，等：直升机目标红外辐射特性分析第４０卷５００ħ ９００ħ，采用红外抑制器的目标温度会明显降低，辐射的能量会明显减小，但在抑制器工作的过程中通过热传递会导致机体表面温度的升高，增加长波段辐射能量，不过这种增加是十分有限的㊂３）直升机目标红外特性模拟主要取决于表面面积和发动机的性能㊂用无人直升机模拟武装直升机存在的主要问题是：无人机会小许多，表面的辐射能量会明显不足；武装直升机采用涡轮轴式发动机，无人直升机主要是活塞式发动机，形成的热腔体和尾焰辐射差别较大，其总体性能是偏小的㊂因此，用无人直升机模拟直升机目标时，无论是中波波段还是长波波段的红外辐射特性都需要增加㊂４）准确描述直升机目标红外特性既要有长波波段的特性，又要有中波波段的特性；既要有面壁辐射源，又要有参与性介质辐射源㊂直升机目标的红外辐射定量分析，受到影响红外辐射特性诸多因素的影响，在工程上可采用试验与理论分析结合的方法，得到一定条件下的规律或数据，但反映全部状态下的特性较难㊂对于直升机目标模拟，目前能够要求逼近到一个数量级㊂３㊀结束语直升机目标的红外特性影响因素众多，各因素的影响方式㊁程度㊁效果等又十分复杂，使得研究十分棘手㊂从工程实践的角度，提出一些观点和看法只是起步，需要理论和试验并重，广泛开展基础性㊁实践性研究，才能在某些条件下有所突破，望本文对此有所启示和促进㊂参考文献：［１］㊀蒋新桐．飞机设计手册［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２００５．［２］㊀祝小平．无人机设计手册［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００７．［３］㊀桑建华．飞行器隐身技术［Ｍ］．北京：航空工业出版社，２０１３．［４］㊀杨立，等．红外热成像测温原理与技术［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１２．［５］㊀王超哲，等．飞机红外辐射特性及其探测技术研究［Ｊ］．激光与红外，２０１１，４１（９）：９９６⁃１００１．［６］㊀赵楠，等．来袭飞机的红外辐射与大气传输特性研究［Ｊ］．激光与红外，２０１２，４２（８）：８９０⁃８９３．［７］㊀王同辉．直升机用引射式红外抑制器气动和红外特性计算［Ｄ］．南京：南京航空航天大学，２００８．. All Rights Reserved.。

红外热像仪原理、主要参数和应用红外热像仪原理、主要参数和应用1. 红外线发现与分布1672年人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成的。

当时，牛顿做出了单色光在性质上比白光跟简单的著名结论。

我们用分光棱镜可把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光。

1800年英国物理学家赫胥尔从热的观点来研究各色光时，发现了红外线。

红外线的发现标志着人类对自然的又一个飞跃。

随着对红外线的的不断探索与研究，已形成红外技术这个专门学科领域。

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。

2. 红外热像仪的原理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仪进行扫描，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，伪色彩描绘等高线和直方进行运算、打印等。

单片机红外接受发送实验报告单片机红外发射与接收实验报告指导老师报告人一·实验选题基于单片机的设计任务要求设计一个以单片机为核心控制器件的红外收发系统发射载频38KHz 工作温度-40--85℃接收范围2m系统概述方案设计与论证红外遥控收发系统以下简称红外遥控系统是指利用红外光波作为信息传输的媒介以实现远距离控制的装置从实际系统的硬件结构看红外遥控系统包括发射装置和接收装置其中发射装置包括电源模块输入模块红外发射模块和单片机最小系统接收装置包括电源模块红外接收模块输出模块和单片机最小系统本设计选题设计任务要求设计一个以单片机为核心控制器件的红外收发系统其中发射载波 38KHz电源 V02A 5V01A工作温度-40--85℃接收范围 2m传输速率 27bits反应时间 2ms 利用单片机的定时功能或使用载波发生器用于产生载波的芯片均可产生 38KHz 的发射载波单片机系统可以直接由 5V01A 的电源供电也可以通过三端稳压芯片由 9V02A 电源供电采用工业级单片机可以工作在-40--85℃为保证接收范围达到 2m在发射载频恒为 38KHz 的前提下应采用电流放大电路使红外发射管发射功率足够大传输速率和反应时间取决于所使用的编码芯片或程序的执行效率通过上述分析可知为实现设计任务并满足设计指标应采用工业级单片机由电流放大电路驱动红外发射管针对设计任务提出设计方案程序功能将程序编译通过并下载成功后两个板上的红外光电器件都要套上黑色遮光罩就可以进行实验了测距实验手持号板和号板两管相对慢慢拉远或移近两管的距离观察ＬＥＤ的读数变化阻断实验可请另一人协助将一张纸或其他障碍物放在两管之间再拿开会看到读数有大幅度的变化反射实验将号和号实验板并排拿在手中并形成一个小夹角向一张白纸移动观察读数变化寻迹实验将白纸的部分区域涂黑让你手中的这对红外发射与接收器件在黑色区域与白色区域之间来回移动观察读数变化另外我们选用的红外接收管灵敏很高对室内散射光计算机显示器的辐射日光灯管甚至冬天的暖气等都有感应实验时要注意这些因素的干扰注意实验场地要适当遮光不要有直射光或在窗前进行实验红外线接收模块的原理如下以小型红外接收解调模块SFH506-38超小型红外接收解调模块RPM-638CBR为例来介绍分析一般的红外接收模块主要由CX2016APC1373等集成电路外加阻容元件红外线接收管及滤波光片等组成因而体积较大而新一代一体化红外遥控接收头SFH506-38与RPM-638CBR将红外接收管前置放大解调等电路集成在同一基片上内电路框图如图1所示具有体积小无外部元件抗干扰性能好接收角度宽价格低等优点1小型红外接收解调模块SFH506-38该接收模块采用黑色环氧树脂封装灵敏度较高用小功率红外发射管发射信号接收距离达35米其外型及管脚如图2所示主要电参数如下电源电压VCC为5V 接收峰值波长为095um接收角度为-55度接受距离为35米最大静态电流05mA接收频率为38KHz另有派为3033364056KHz系列供选用2超小型红外接收解调模块RPM-638CBR次模块采用树脂封装有直立与卧式两种封装形式其主要电参数VCC为45--55V静态电流无光照及信号输入Icc为3MA峰值波长为094uM接收最大距离为8--15M水平接收角为33度上下接收角为14度接收频率为38KHz工作温度为-25度----75度由于SFH506-38和RPM-638CBR能直接与红外遥控专用解码电路配合使用因此完全可以取代电视音响等设备中的常规红外接收头且实践证明效果很好红外线接收模块的技术参数1工作电压DC5-20V 可订做范围DC3V-DC24V2静态功耗lt50微安3集电极开路输出负载电流 500mA 其它电流值需订做4延时时间可订做零点几秒几十分钟5封锁时间可订做零点几秒几十秒6触发方式L不可重复触发H可重复触发7感应范围 140度距离5-7米以内 25时8尺寸直径 23mm 默认另有127mm8mm可选9工作温度-20-70℃10外形尺寸2638mm螺丝孔距325mm 注可按客户的各种要求生产模块11感光度可按要求订做 21 红外接收电路一体化的红外接收装置将遥控信号的接收放大检波整形集于一身并且输出可以让单片机识别的TTL 信号这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作方便使用在本系统中我们采用红外一体化接收头HS0038外观图如图 3 所示HS0038 黑色环氧树脂封装不受日光荧光灯等光源干扰内附磁屏蔽功耗低灵敏度高在用小功率发射管发射信号情况下其接收距离可达35m它能与TTLCOMS 电路兼容HS0038 为直立侧面收光型它接收红外信号频率为38 kHz周期约26 μs同时能对信号进行放大检波整形得到TTL 电平的编码信号三个管脚分别是地＋5 V 电源解调信号输出端红外一体化接收头的测试可以利用图4 所示的电路进行在HS0038 的电源端与信号输出端之间接上一只二极管及一只发光二极管后再配上规定的工作电源为＋5V当手拿遥控器对着接收头按任意键时发光二极管会闪烁说明红外接收头和遥控器工作都正常如果发光二极管不闪烁发光说明红外接收头和遥控器至少有一个损坏只要确保遥控器工作正常很容易判断红外接收头的优劣HS0038的内部结构1PINPIN光敏二极管光敏二极管工作时加有反向电压没有光照时其反向电阻很大只有很微弱的反向饱和电流暗电池当有光照时就会产生很大的反向电流亮电流光照越强该亮电流就越大光敏二极管是一种光电转换二极管所以又叫光电二极管PN结光敏二极管由于相应速度慢不能再通信系统中得到应用PIN光敏二极管就是在PN结中间夹入一层轻掺杂本征半导体PIN光敏二极管特点响应时间短暗电流小入射光量与输出电流的直线性良好PIN光敏二极管的主要用途遥控传真机光通信短距离2AGC Automatic Gain Control 自动增益控制放大器增益表示放大器功率放大倍数以输出功率同输入功率比值的常用对数表示单位为分贝它是输出限幅装置的一种是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整当输入信号较弱时线性放大电路工作保证输出信号的强度当输入信号强度达到一定程度时启动压缩放大线路使输出幅度降低满足了对输入信号进行衰减的需要也就是说AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度它能够在输入信号幅度变化很大的情况下使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化不至于因为输入信号太小而无法正常工作也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞3Band Passband-pass filter 带通滤波器带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器4Demodulator解调器解调是将模拟信号- 数字信号HS0038参考电路在实际的应用中可以参考以下电路进行电路原理图的设计TSAL62是指红外发射头TSAL6200uc是指微控制器HS0038对数据格式的要求 The data signal should fullfill the following condition载波频率接近38kHz1要求脉冲的长度不小于10个周期2脉冲之间的时间距离不小于14个周期3如果每个脉冲的长度超过18ms那么需要在数据流中添加一些空隙空隙的长度要在脉冲长度的4倍以上4每秒钟可以连续接收800个短脉冲符合数据格式的列子有 Some examples for suitable data format areNEC CodeToshiba Micom Format Sharp Code RC6 Code R–2000 Code等红外通信解调功能从图中我们可以看出HS0038接收到的信号正好与发射信号是不对应的当输出脉冲为高时对应HS0038的低电平也就是说发送的红外信号与接收到的红外信号互为相反hs0038 应用 C51编程五·外围器件一．电阻器简介11 电阻器的含义在电路中对电流有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫电阻12 电阻器的英文缩写RResistor 及排阻RN13 电阻器在电路符号 R14 电阻器的常见单位千欧姆KΩ兆欧姆MΩ15 电阻器的单位换算 1兆欧 103千欧 106欧16 电阻器的特性电阻为线性原件即电阻两端电压与流过电阻的电流成正比通过这段导体的电流强度与这段导体的电阻成反比即欧姆定律I UR 表 17 电阻的作用为分流限流分压偏置滤波与电容器组合使用和阻抗匹配等18 电阻器在电路中用R加数字表示如R15表示编号为15的电阻器19 电阻器的在电路中的参数标注方法有3种即直标法色标法和数标法a直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上其允许偏差则用百分数表示未标偏差值的即为±20b数码标示法主要用于贴片等小体积的电路在三为数码中从左至右第一二位数表示有效数字第三位表示10的倍幂或者用R表示 R表示0 如472 表示 47×102Ω即47KΩ 104则表示100KΩR22表示022Ω 122 1200Ω 12KΩ 1402 14000Ω 14KΩ R22 022Ω 50C 324100 324KΩ17R8 178Ω000 0Ω 0 0Ωc色环标注法使用最多普通的色环电阻器用4环表示精密电阻器用5环表示紧靠电阻体一端头的色环为第一环露着电阻体本色较多的另一端头为末环现举例如下如果色环电阻器用四环表示前面两位数字是有效数字第三位是10的倍幂第四环是色环电阻器的误差范围见图一四色环电阻器普通电阻标称值第一位有效数字标称值第二位有效数字标称值有效数字后0的个数 10的倍幂允许误差颜色第一位有效值第二位有效值倍率允许偏差黑0 0 棕 1 1 ±1 红 2 2 ±2 橙3 3 黄4 4 绿5 5 ±05 蓝6 6 ±025 紫7 7 ±01 灰8 8白9 9 ―20 50 金 5 银10无色20 图1-1 两位有效数字阻值的色环表示法如果色环电阻器用五环表示前面三位数字是有效数字第四位是10的倍幂第五环是色环电阻器的误差范围见图二五色环电阻器精密电阻标称值第一位有效数字标称值第二位有效数字标称值第三位有效数字标称值有效数字后0的个数10的倍幂允许误差颜色第一位有效值第二位有效值第三位有效值倍率允许偏差黑0 0 0 棕 1 1 1 1 红 2 2 22 橙3 3 3 黄4 4 4 绿55 5 05 蓝6 6 6 025 紫7 7 7 01灰8 8 8 白9 9 9 -20～50 金±5 银±10图1-2 三位有效数字阻值的色环表示法110 SMT电阻的尺寸表示用长和宽表示如0201060308051206等具体如02表com111 一般情况下电阻在电路中有两种接法串联接法和并联接法电阻的计算R1 R1 R2R2串连并联R R1R2 R 1R11R2112 多个电阻的串并联的计算方法串联R总串 R1R2R3Rn并联1R总并 1R2R3R1Rn二．电容器1 电容器的含义衡量导体储存电荷能力的物理量2 电容器的英文缩写C capacitor3 电容器在电路中的表示符号 C 或CN 排容4 电容器常见的单位毫法mF微法uF纳法nF皮法pF5 电容器的单位换算 1法拉 103毫法 106微法 109纳法 1012皮法1pf 10-3nf 10-6uf 10-9mf 10-12f6 电容的作用隔直流旁路耦合滤波补偿充放电储能等7 电容器的特性电容器容量的大小就是表示能贮存电能的大小电容对交流信号的阻碍作用称为容抗它与交流信号的频率和电容量有关电容的特性主要是隔直流通交流通低频阻高频8 电容器在电路中一般用C加数字表示如C25表示编号为25的电容9 电容器的识别方法与电阻的识别方法基本相同分直标法色标法和数标法3种a 直标法是将电容的标称值用数字和单位在电容的本体上表示出来如220MF表示220UF01UF表示001UFR56UF表示056UF6n8表示6800PFb 不标单位的数码表示法其中用一位到四位数表示有效数字一般为PF而电解电容其容量则为UF如3表示3PF2200表示2200PFcomFc 数字表示法一般用三为数字表示容量的大小前两位表示有效数字第三位表示10的倍幂如102表示10102 1000PF224表示22104 02UFd 用色环或色点表示电容器的主要参数电容器的色标法与电阻相同电容器偏差标志符号100-0--H100-10--R50-10--T30-10--Q50-20--S80-20--Z10 电容的分类根据极性可分为有极性电容和无极性电容我们常见到的电解电容就是有极性的是有正负极之分11 电容器的主要性能指标是电容的容量即储存电荷的容量耐压值指在额定温度范围内电容能长时间可靠工作的最大直流电压或最大交流电压的有效值耐温值表示电容所能承受的最高工作温度稳压二极管发光二极管光电二极管变容二极管3 半导体二极管在电路中常用加数字表示如D5表示编号为5的B锗二极管在两极加上电压并且电压大于02V时才能导通导通后电压保持在02-03V之间5 半导体二极管主要特性是单向导电性也就是在正向电压的作用下导通电阻很小而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大 7 半导体二极管的识别方法a目视法判断半导体二极管的极性一般在实物的电路图中可以通过眼睛直接看出半导体二极管的正负极在实物中如果看到一端有颜色标示的是负极另外一端是正极b用万用表指针表判断半导体二极管的极性通常选用万用表的欧姆档 R＊100或R＊1K 然后分别用万用表的两表笔分别出接到二极管的两个极上出当二极管导通测的阻值较小一般几十欧姆至几千欧姆之间这时黑表笔接的是二极管的正极红表笔接的是二极管的负极当测的阻值很大一般为几百至几千欧姆这时黑表笔接的是二极管的负极红表笔接的是二极管的正极 c测试注意事项用数字式万用表去测二极管时红表笔接二极管的正极黑表笔接二极管的负极此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值这与指针式万用表的表笔接法刚好相反变容二极管是根据普通二极管内部 PN结的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上实现低频信号调制到高频信号上并发射出去在工作状态变容二极管调制电压一般加到负极上使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化变容二极管发生故障主要表现为漏电或性能变差1发生漏电现象时高频调制电路将不工作或调制性能变差2变容性能变差时高频调制电路的工作不稳定使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真三极管在电路中常用Q加数字表示如Q17表示编号为17的三极管特点三极管简称管是内部含有2个PN结并且具有放大能力的特殊器件它分NPN型和PNP型两种类型这两种类型的三极管从工性上可互相弥补所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用按材料来分可分硅和锗管我国目前生产的硅管多为NPN型锗管多为PNP型E 发射极 C 集电极 E 发射极 C 集电极B 基极B 基极NPN型三极管 PNP 型三极管4 半导体三极管放大的条件要实现放大作用必须给三极管加合适的电压即管子发射结必须具备正向偏压而集电极必须反向偏压这也是三极管的放大必须具备的外部条件5 半导体三极管的主要参数a 电流放大系数对于三极管的电流分配规律Ie IbIc由于基极电流Ib的变化使集电极电流Ic发生更大的变化即基极电流Ib的微小变化控制了集电极电流较大这就是三极管的电流放大原理即βΔIcΔIbb极间反向电流集电极与基极的反向饱和电流c极限参数反向击穿电压集电极最大允许电流集电极最大允许功率损耗6半导体三极管具有三种工作状态放大饱和截止在模拟电路中一般使用放大作用饱和和截止状态一般合用在数字电路中a半导体三极管的三种基本的放大电路共射极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路电路形式直流通道静态工作点交流通道微变等效电路ri Rbrbe ro RC RC 用途多级放大电路的中间级输入输出级或缓冲级高频电路或恒流源电路b三极管三种放大电路的区别及判断可以从放大电路中通过交流信号的传输路径来判断没有交流信号通过的极就叫此极为公共极注交流信号从基极输入集电极输出那发射极就叫公共极交流信号从基极输入发射极输出那集电极就叫公共极交流信号从发射极输入集电极输出那基极就叫公共极7 用万用表判断半导体三极管的极性和类型用指针式万用表a先选量程R＊100或R＊1K档位b判别半导体三极管基极用万用表黑表笔固定三极管的某一个电极红表笔分别接半导体三极管另外两各电极观察指针偏转若两次的测量阻值都大或是都小则改脚所接就是基极两次阻值都小的为NPN型管两次阻值都大的为PNP型管若两次测量阻值一大一小则用黑笔重新固定半导体三极管一个引脚极继续测量直到找到基极c判别半导体三极管的c极和e极确定基极后对于NPN管用万用表两表笔接三极管另外两极交替测量两次若两次测量的结果不相等则其中测得阻值较小得一次黑笔接的是e极红笔接得是c 极若是PNP型管则黑红表笔所接得电极相反d 判别半导体三极管的类型如果已知某个半导体三极管的基极可以用红表笔接基极黑表笔分别测量其另外两个电极引脚如果测得的电阻值很大则该三极管是NPN型半导体三极管如果测量的电阻值都很小则该三极管是PNP型半导体三极管五．PCB的简介1 PCB的英文缩写PCB Printed Circuit Board2 PCB的作用PCB作为一块基板他是装载其它电子元器件的载体所以一块PCB设计的好坏将直接影响到产品质量的好坏3 PCB的分类和常见的规格根据层数可分为单面板双面板和多层板我们主机板常用的是4层板或者6层板而显示卡用的是8层板而主机板的尺寸为AT规格的主机板尺寸一般为13X12 单位为英寸 ATX主机板的尺寸一般为12X96 单位为英寸 Micro Atx主机板尺寸com 单位为英寸注明1英寸 254CM六．晶振1晶振在线路中的符号是”X”Y2晶振的名词解释能产生具有一定幅度及频率波形的振荡器3晶振在线路图中的表示符号4晶振的测量方法测量电阻方法用万用表RX10K档测量石英晶体振荡器的正反com英晶体振荡器有一定的阻值或为零则说明该石英晶体振荡器已漏电或击穿损坏动态测量方法用是波器在电路工作时测量它的实际振荡频是否符合该晶体的额定振荡频率如果是说明该晶振是正常的如果该晶体的额定振荡频率偏低偏高或根本不起振表明该晶振已漏电或击穿损坏七·555定时器555集成时基电路称为集成定时器是一种数字模拟混合型的中规模集成电路其应用十分广泛该电路使用灵活方便只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳多谐和施密特触发器因而广泛用于信号的产生变换控制与检测它的内部电压标准使用了三个5K的电阻故取名555电路其电路类型有双极型和CMOS型两大类两者的工作原理和结构相似几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556两者的逻辑功能和引脚排列完全相同易于互换555和7555是单定时器556和7556是双定时器双极型的电压是5V15V输出的最大电流可达200mACMOS型的电源电压是3V18V 图8-1 555定时器内部框图555电路的工作原理555电路的内部电路方框图如图8-1所示它含有两个电压比较器一个基本RS 触发器一个放电开关T比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态当输入信号输入并超过时触发器复位555的输出端3脚输出低电平同时放电开关管导通当输入信号自2脚输入并低于时触发器置位555的3脚输出高电平同时放电开关管截止是复位端当其为0时555输出低电平平时该端开路或接VCCVc是控制电压端5脚平时输出作为比较器A1的参考电平当5脚外接一个输入电压即改变了比较器的参考电平从而实现对输出的另一种控制在不接外加电压时通常接一个001uf的电容器到地起滤波作用以消除外来的干扰以确保参考电平的稳定T为放电管当T导通时将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路555定时器的典型应用图8-2 555构成单稳态触发器上图8-2为由555定时器和外接定时元件RC 构成的单稳态触发器D为钳位二极管稳态时555电路输入端处于电源电平内部放电开关管T导通输出端Vo输出低电平当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端并使2端电位瞬时低于低电平比较器动作单稳态电路即开始一个稳态过程电容C 开始充电Vc按指数规律增长当Vc充电到时高电平比较器动作比较器A1翻转输出Vo从高电平返回低电平放电开关管T重新导通电容C上的电荷很快经放电开关管放电暂态结束恢复稳定为下个触发脉冲的来到作好准备波形图见图8-3 图8-3 单稳态触发器波形图暂稳态的持续时间Tw即为延时时间决定于外接元件RC的大小Tw 11RC通过改变RC的大小可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化当这种单稳态电路作为计时器时可直接驱动小型继电器并可采用复位端接地的方法来终止暂态重新计时此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接以防继电器线圈反电势损坏内部功率管如图8-4由555定时器和外接元件R1R2C构成多谐振荡器脚2与脚6直接相连电路没有稳态仅存在两个暂稳态电路亦不需要外接触发信号利用电源通过R1R2向C充电以及C通过R2向放电端放电使电路产生振荡电容C在和之间充电和放电从而在输出端得到一系列的矩形波对应的波形如图8-5所示图8-4 555构成多谐振荡器图8-5 多谐振荡器的波形图输出信号的时间参数是 T07R1R2C07R2C其中为VC由上升到所需的时间为电容C放电所需的时间555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ但两者之和应不大于33MΩ外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力因此这种形式的多谐振荡器应用很广3组成占空比可调的多谐振荡器电路如图8-6它比图8-4电路增加了一个电位器和两个引导二极管D1D2用来决定电容充放电电流流经电阻的途径充电时D1导通D2截止放电时D2导通D1截止图8-6 555构成占空比可调的多谐振荡器可见若取电路即可输出占空比为50℅的方波信号图8-7 555构成施密特触发器图8-8 555构成施密特触发器的波形图实现基本和常用逻辑运算的电子电路叫逻辑门电路实现与运算的叫与门实现或运算的叫或门实现非运算的叫非门也叫做反相器等等用逻辑1表示高电平用逻辑0表示低电平2 与门逻辑表达式F＝A B。

红外测温方法的工作原理及测温仪在自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75〜100^m的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的，温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。

传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。

目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。

表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。

1红外测温仪的工作原理及特点1.1 黑体辐射与红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。

物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布一一与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。

应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

由于黑体的光谱辐射功率Pb（入T）绝对温度T之间满足普朗克定理：P b T = （1}f exp c 2■ T - 1其中，Pb（入T—黑体的辐射出射度；入一波长；T—绝对温度；c1、c2—辐射常数。

大气对红外系统作用距离的影响的研究李莹【摘要】目标由于处于大气中,大气对红外辐射衰减不可避免.大气的成分复杂且大气的状况也是随着气象条件而变化,所以不同时间、地点大气的分子和微粒对红外辐射产生的衰减不同.本文中考虑的是大气(水蒸气和二氧化碳分子)产生的吸收衰减以及散射作用,并且修正了由于高度、斜程和气象条件引起变化的大气透射率.最后用LOWIBAN软件计算出大气透射率.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2011(018)003【总页数】4页(P16-19)【关键词】大气透过率;红外系统;作用距离【作者】李莹【作者单位】长春理工大学,光电工程学院,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】O434.30 引言大气作为人们生存依赖的重要条件，它环绕在整个地球的表面。

目前人类所发明的各种图像探测器无论是在内层还是外层进行目标的探测，大气层都将成为目标辐射能量的传输媒介。

而红外成像系统在接受目标辐射出来辐射信号的时候，由于在大气层中吸收、散射和衰减的作用，使系统的成像受到影响，呈现出的图片出现模糊或者分辨率降低等情况。

所以对红外系统的研究中，需要考虑大气对红外辐射的影响［8］。

在本文中，主要研究红外辐射在大气传输的过程中，受到大气中分子的吸收、散射和天气情况的影响。

1 大气对红外辐射的影响在对红外系统的研究中，对大气中的衰减的研究是十分重要的［1］。

研究红外系统的作用距离估算，大气中的粒子对红外辐射的衰减主要是通过以下三种原因产生的:1)大气中气体分子对红外辐射的吸收;2)大气中杂质分子的散射;3)天气情况(云、雾、雨、雪)对红外辐射的衰减。

所以对大气系统对红外辐射衰减的研究，主要通过以上三种情况。

光谱透过率τa(λ)与衰减系数μ(λ)之间满足布盖尔 -朗伯定律，则它们之间的关系式为:式中，R为目标与红外系统之间的距离;φe(λ，R)为距离R处，目标或背景辐射能量的光谱密度;φe(λ，0)为R=0时φe(λ，R)的特例;λ为波长。

临近空间基红外探测隐身飞机尾焰的仿真研究沈飞;兰延豪;康戈文;李滚【摘要】针对隐身飞机的识别和跟踪,研究了临近空间平台对隐身飞机尾焰进行红外探测的作用距离及优势.以F22飞机的尾喷管为原型建立尾焰辐射流场模型,获得了尾焰的温度场与压强场,用微观谱带模型柯蒂斯-戈德索(C-G)近似法计算沿任一观测方向尾焰的辐射特性.考虑采用非轴对称喷管、遮挡板、引射技术和气溶胶遮盖等隐身措施,得到了隐身飞机尾焰在不同探测视角下的红外辐射强度.对红外系统作用距离计算模型未考虑背景辐射强度等不足进行改进,修正探测系统作用距离公式,用目标与背景的辐射强度差替代原目标辐射强度,用MODTRAN软件计算出的单位渡数间隔内相应波长下的光谱大气透过率替代大气平均透过率,给出了逐步法求作用距离的流程,并计算出了空间、临近空间和地面不同探测平台对隐身飞机尾焰的红外探测作用距离.结果表明:与其它平台相比,临近空间平台对隐身飞机的探测有更大优势.研究为用临近空间平台对隐身飞机的探测提供了参考.【期刊名称】《上海航天》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】7页(P73-79)【关键词】临近空间;隐身飞机;尾焰;红外探测;辐射强度;观测方向;探测距离;大气透过率【作者】沈飞;兰延豪;康戈文;李滚【作者单位】中国航天科技集团公司红外探测技术研发中心,上海201109;上海航天控制技术研究所,上海201109;电子科技大学航空航天学院,四川成都611731;电子科技大学航空航天学院,四川成都611731;电子科技大学航空航天学院,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TN219因越来越多的飞机采用多种隐身技术并可实现超声速巡航，目前多数雷达已无法对其构成足够的威胁，防卫措施也十分有限。

高速飞行中的隐身飞机特别是其发动机尾焰，相对大气环境背景有很强的红外辐射能量。

这就为采用红外探测系统对隐身飞机进行探测和预警提供了重要思路与方法。