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    摄影专题

    摄影即用光绘画,实质上是技术和视觉观察力的一种结合,是技术与艺术的结合。漫反射是凸透镜成像,照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后,被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像,经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术。

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    开阔视野:军用红外技术

     

     

    很多朋友对红外摄影感兴趣,源于对神秘的军事红外设备的兴趣,其实军事上用得多的是热制导技术和热释红外成像技术。

     

    简史

     

    1800年,英国天文学家F.W.赫歇耳发现了红外线。红外技术在军事上的实际应用始于第二次世界大战期间。当时,德国研制和使用了一些红外技术装备,其中有红外通信设备和红外夜视仪,它们都属于主动式红外系统。战后,由于红外光子探测器和透红外光学材料的迅速发展,红外技术的应用引起军事部门的重视。此后,红外技术的发展方向集中在被动式系统上。50年代,红外点源制导系统应用于战术导弹上。60年代,红外技术的军事应用已相当广泛,如已应用于制导、火控、瞄准、侦察和监视等。60年代中期,出现了光机扫描的红外成像技术。70年代,红外成像技术获得迅速发展,热成像系统和电荷耦合器件的应用是这一时期的重要成果。80年代,红外技术进入研制镶嵌焦面阵列(CCD阵列)系统的新时期。

     

     

    基本概念

     

    自然界中, 一切温度高于绝对零度摄氏-273.16 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,它是由物质内部的分子、原子的运动所产生的电磁辐射,是电磁频谱的一部分,其波段介于可见光和微波波段之间(0.76~1000微米)。通常按波长把红外光谱分成4个波段:近红外(0.76~3微米)、中红外(3~6微米)、中远红外(6~20微米)和远红外(20~1000微米)。

     

    一切物体都有其自身的红外辐射特性。为研究各种不同物体的红外辐射,人们用理想辐射体──绝对黑体(简称黑体)作基准。能吸收全部入射的辐射而没有反射的物体称为黑体。良好的吸收体必然也是良好的辐射体,因此黑体的辐射效率最高,其比辐射率定为1。任何实际物体的辐射发射量与同一温度下黑体的辐射发射量之比,称为该物体的比辐射率,其值总是小于1。物体的比辐射率,与物体的材料种类、表面特性、温度、波长等因素有关。黑体的辐射特性可用普朗克定律描述,该定律给出了黑体辐射作为温度函数的光谱分布。对某一温度,辐射量最大的波长与其温度的乘积为常数,这个关系称维恩定律(适用于在温度较低,波长较短的范围内)。对所有波长积分所得到的总辐射量与温度的四次方成正比,这个关系称为斯蒂芬-玻尔兹曼定律。

     

    物体发出的辐射,大都要通过大气才能到达红外光学系统。由于大气中二氧化碳、水汽等气体对红外辐射会产生选择性吸收和其他微粒的散射,使红外辐射发生不同程度的衰减。人们把某些衰减较小的波段,称为大气窗口。在0.76~20微米波段内有3个大气窗口:1~2.7微米,3~5微米,8~14微米。目前红外系统所使用的波段,大都限于上述大气窗口之中(大气窗口还与大气成份、温度和相对湿度等因素有关)。由于红外系统所探测的目标处于各自的特定背景之中,从而使探测过程复杂化。因此,在设计红外系统时,不但要考虑红外辐射在大气中的传输效应,还要采用抑制背景技术,以提高红外系统探测和识别目标的能力。

     

     

    分类

     

    红外系统按工作原理,可分为主动式和被动式两类。主动式系统需自带红外光源照射目标;被动式系统则直接探测目标的红外辐射。后者是占主导地位的军用红外系统,如热成像系统、搜索跟踪系统、红外辐射计和警戒系统等。按信息提供方式,可分为成像和点源系统。按工作方式,还可分为扫描和非扫描系统,扫描系统又分为光机扫描和电子扫描系统。

     

     

    组成和工作原理

     

    红外系统一般由红外光学系统、红外探测器、信号放大和处理、显示记录系统等组成。其工作原理如图所示:

     

    摄影教程,军用红外技术

     

     

     

    红外光学系统把目标的红外辐射集聚到红外探测器上,并以光谱和空间滤波方式抑制背景干扰。红外探测器将集聚的辐射能转换成电信号。微弱的电信号经放大和处理后,输送给控制和跟踪执行机构或送往显示记录装置。红外光学系统的结构,一般可分为反射式、折射式和折反射式三种,后两种结构需采用具有良好红外光学性能的材料。

     


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    开阔视野:军用红外技术

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