河北工业大学
1.短波红外波段成像实验
图1所示为用于多波长红外成像实验的光学读出系统原理图，其类似于红外成像系统。为了分析系统对短波红外、中波红外、长波红外的响应，我们准备了三种红外辐射源，以及三个波段的红外透镜和红外透过窗口，如图所示。
上式中M表示辐射出射量(radiant exitance), T代表黑体温度，只表示辐射波长，k表示波尔兹曼常数，其值为1.380662 10-23J-2•K4， 称为第一辐射常数，其值为3.741832 10-16W•m2, 称为第二辐射常数，其值为1.438786 10-2m•K。根据普朗克定理，我们可以以波长为x轴，辐射出射量为Y轴，画出短波红外激光器的等效黑体辐射曲线，如图2所示。从该曲线可以看出2197K的黑体其中心波长正好为1.319um，同韦恩位移定理的计算结果相应证。然后，我们将激光器发出的红外辐射聚焦作为短波辐射源，利用微悬臂梁焦平面阵列红外成像系统对其进行成像。图3所示为短波红外成像实验结果，可以看到微光机悬臂梁焦平面阵列成像系统能够清晰地对短波红外辐射源成像。
2.中波红外波段成像实验
在中波红外成像实验中，我们选用的红外辐射源是温度约为673.1 SK的电烙铁，红外透镜由锗制成，并进行镀膜，从而保证主要通过中波红外波段，红外透过窗口也是由锗制成。根据普朗克黑体辐射定理，可以得出电烙铁的黑体辐射曲线。然后，利用镀膜的中波红外透镜和红外透过窗口过滤掉其它波段辐射，将电烙铁作为中波红外辐射源对其成像得到电烙铁红外图像。
3.长波红外波段成像实验
在长波红外成像实验中，红外辐射源的选取非常简单，因为人体的热辐射正好处在长波辐射波段，因此我们选择了人的头部和手作为长波红外辐射源，红外透镜由锗制成，并进行镀膜，保证主要通过长波红外波段，红外透过窗口是由镀膜的锗玻璃制成。根据普朗克黑体辐射定理，可以得出人体的黑体辐射曲线，如图4所示；然后，同中波红外实验类似，我们改用长波红外透镜和红外透过窗口，直接对人体成像，图5为长波红外成像实验结果。需要提到的是所有实验(包括短波红外和中波红外成像实验)都是在常温下完成。
图4 人体的黑体辐射曲线图 图5 长波红外成像实验结果
论文作者:李霁雨,崔鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：长波论文; 中波论文; 辐射源论文; 黑体论文; 短波论文; 波段论文; 普朗克论文; 《基层建设》2017年2期论文;