《熱紅外探測器》旨在通過解釋熱紅外探測器的基本原理和各種效應(yīng)之間的相關(guān)性來填補(bǔ)這一空白。通過大量的實例,系統(tǒng)地展示這些基本知識如何應(yīng)用于解決特定任務(wù)。雖然作者從介紹物理基礎(chǔ)開始,但只會將內(nèi)容介紹到對具有特定特征的現(xiàn)實生活中的、可計算的過程所必需的程度。
該書的目標(biāo)是為用戶創(chuàng)建一個基礎(chǔ)手冊,它旨在為工程師、技術(shù)人員、技術(shù)管理人員、采購商和設(shè)備供應(yīng)商提供有關(guān)使用現(xiàn)代紅外探測器和測量系統(tǒng)的實用知識。該書主要研究的是熱紅外探測器,這樣就可以避免超出范圍,并將其作為手冊使用。作者認(rèn)為這并不會構(gòu)成任何嚴(yán)格的限制:一方面,它主要是無須冷卻的熱傳感器,代表了商業(yè)銷售的增長點,并決定了新應(yīng)用的主要部分;另一方面,可以將該書內(nèi)容的主要部分應(yīng)用于量子探測器。
幾十年前,紅外技術(shù)還主要用于軍事技術(shù)領(lǐng)域,然而,近年來它已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于人們的日常生活中,如運動和火災(zāi)探測器、耳溫計、記錄烤面包機(jī)褐變程度的傳感器、用于非接觸式溫度測量的手持高溫計和熱成像設(shè)備。紅外傳感器甚至是技術(shù)診斷、無損評價方法、環(huán)境監(jiān)測、氣體傳感器和遙感等新應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)。
紅外輻射的技術(shù)既可以不接觸地進(jìn)行溫度測定,也可以用來測定物體是否存在以及物體本身的特性,包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
(1)在室溫下,黑體的光譜輻射最大值大約處于10μm波長附近,因此這種輻射波長范圍對于探測真實物體和確定其特性具有重要意義。
。2)有機(jī)分子和無機(jī)分子、原子之間的鍵顯示出共振頻率幾乎總是對應(yīng)于紅外光譜范圍內(nèi)的波長。如果能確定物質(zhì)和物質(zhì)混合物的頻率或波長相關(guān)的反射、發(fā)射和吸收特性,那么也能確定材料的原子或分子結(jié)構(gòu)。
紅外線輻射在上述領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用不斷增加,這與紅外線測量技術(shù)的主要發(fā)展趨勢有關(guān),具體如下:
。1)改進(jìn)了紅外探測器的性能。研究重點是提高傳感器的探測能力,提高傳感器的溫度分辨率,以及向非制冷傳感器原理的轉(zhuǎn)變。
。2)高度集成傳感器陣列的發(fā)展。探測器陣列的大量像素需要元件小型化,從而也需要向半導(dǎo)體技術(shù)過渡,以及傳感器元件和評估電子元件集成。硅基片上的薄層、評估電子器件的標(biāo)準(zhǔn)電路的使用以及改進(jìn)電路技術(shù)的發(fā)展尤為重要。
。3)優(yōu)化紅外測量系統(tǒng)。研究的重點是改進(jìn)所有系統(tǒng)組件,優(yōu)化整個系統(tǒng)的特性。
(4)分析和開發(fā)新的應(yīng)用:非接觸、與發(fā)射率無關(guān)的溫度測量、光譜應(yīng)用、微型光譜、多色傳感器、識別系統(tǒng)等。
尤其是熱紅外傳感器,對于民用非常重要,因為它們可以不像量子探測器那樣須在冷卻狀態(tài)下使用,因此適用于小型和經(jīng)濟(jì)高效的解決方案,從而適用于大量應(yīng)用場合。
目前,不僅有大量的熱紅外傳感器被應(yīng)用,而且在尺寸、設(shè)計、光學(xué)條件、熱和空間分辨率等許多框架條件方面的技術(shù)要求也多樣化。這就導(dǎo)致了非常復(fù)雜的問題,用戶必須在設(shè)計、優(yōu)化測量安排或條件時解決這些問題。測量鏈每一個單獨的部分都會影響紅外輻射源和測量系統(tǒng)輸出信號之間的關(guān)系,因此沒有簡單的規(guī)則,沒有對相關(guān)問題的基本了解,問題就無法解決。
能夠概括這些問題的文獻(xiàn)非常有限。本書旨在通過解釋熱紅外探測器的基本原理和各種效應(yīng)之間的相關(guān)性來填補(bǔ)這一空白。通過大量的實例,系統(tǒng)地展示這些基本知識如何應(yīng)用于解決特定任務(wù)。雖然作者從介紹物理基礎(chǔ)開始,但只會將內(nèi)容介紹到對具有特定特征的現(xiàn)實生活中的、可計算的過程所必需的程度。
本書的目標(biāo)是為用戶創(chuàng)建一個基礎(chǔ)手冊,它旨在為工程師、技術(shù)人員、技術(shù)管理人員、采購商和設(shè)備供應(yīng)商提供有關(guān)使用現(xiàn)代紅外探測器和測量系統(tǒng)的實用知識。本書主要研究的是熱紅外探測器,這樣就可以避免超出范圍,并將其作為手冊使用。作者認(rèn)為這并不會構(gòu)成任何嚴(yán)格的限制:一方面,它主要是無須冷卻的熱傳感器,代表了商業(yè)銷售的最大增長點,并決定了新應(yīng)用的主要部分:另一方面,可以將本書內(nèi)容的主要部分應(yīng)用于量子探測器。