红外线是一种肉眼不可见的光线,又称为红外热辐射。红外辐射本质是一种电磁辐射,在物理学上定义波长在0.75~1000μm的电磁波。
2、 红外辐射的波长分类
红外辐射的波长介于可见光和微波之间,其短波与可见光波段的红光相邻,长波段与微波相接。
根据红外辐射的产生机理、红外辐射的应用和发展情况并结合考虑了红外辐射在地球大气层中的传输特性,进一步将0.75~1000μm的红外辐射划分为四个波段:
(1) 近红外 (Near Infrared, NIR) : 0.75~1 μm
由于在二氧化矽玻璃中的低衰减率,通常使用在光纤通信中。在这个区域的波长对影像的增强非常敏锐。例如,包括夜视设备,像是夜视镜
(2)短波红外(SWIR, IR-B DIN),波长范围为1~3μm;
1,530至1,560nm是主导远距离通信的主要光谱区域.
(3)中红外或中波红外(MWIR, IR-C DIN),波长范围为3~5μm;
被动式的红外线追热导向飞弹技术在设计上就是使用3-5微米波段的大气窗口来工作,对飞机红外线标识的归航,通常是针对飞机引擎排放的羽流。
(4)远红外或长波红外(LWIR, IR-C DIN),波长范围为7.5~14μm;
这是"热成像"的区域,在这个波段的感测器不需要其他的光或外部热源,例如太阳、月球或红外灯,就可以获得完整的热排放量的被动影像。前视性红外线(FLIR)系统使用这个区域的频谱。 ,有时也会被归类为"远红外线"
(5) 远红外线(FIR):50-1,000微米
NIR和SWIR有时被称为"反射红外线",而MWIR和LWIR有时被称为"热红外线",这是基于黑体辐射曲线的特性,典型的'热'物体,像是排气管,同样的物体通常在MW的波段会比在LW波段下来得更为明亮。
3、 红外大气窗口
红外探测器利用红外辐射进行成像,基于红外在大气传输存在的“大气窗口”,红外线的应用分为短波红外、中波红外和长波红外三大类。短波红外利用目标反射环境中普遍存在的短波红外辐射,在分辨率和细节上类似于可见光图像;长波、中波红外成像利用室温目标自身发射的热辐射,用于各种红外热视设备。
当红外线在大气层内或穿透大气层时,会受到来自大气层对辐射传输的影响,而造成光的能力衰减,这也被称为大气消光。大气消光作用对红外辐射影响与波长有关,具有明显的选择性。红外在大气中有三个波段区间内具有很高的透过率,被称为“大气窗口”,分别为:短波红外区的1~3μm波段,中红外区3~5μm波段和远红外区8~14μm。
4、 红外成像的特点
红外热成像仪运用光电技术以被动的方式探测物体所发出的红外辐射,算出物体表面每一点的温度,以不同的颜色来显示不同的温度,从而转换为可供人类视觉分辨的图像和图形。红外热成像仪可以突破人类视觉障碍,能在完全黑暗的环境下探测到物体,即使在有烟雾、粉尘的情况下也可实现探测,且不需要光源照明,因此可以全天候使用。由于红外热成像具有隐蔽性好、抗干扰性强、目标识别能力强、全天候工作等特点,在军事和民用领域都发挥着越来越重要的作用。