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光電探測(cè)技術(shù)發(fā)展概況
光電探測(cè)技術(shù)是根據(jù)被探測(cè)對(duì)象輻射或反射的光波的特征來(lái)探測(cè)和識(shí)別對(duì)象的一種技術(shù),這種技術(shù)本身就賦予光電技術(shù)在軍事應(yīng)用中的四大優(yōu)點(diǎn),即看得更清、打得更準(zhǔn)、反應(yīng)更快和生存能力更強(qiáng)。
光電探測(cè)技術(shù)是現(xiàn)代中廣泛使用的核心技術(shù),它包括光電偵察、夜視、導(dǎo)航、制導(dǎo)、尋的、搜索、跟蹤和識(shí)別多種功能。光電探測(cè)包括從紫外光(0.2~0.4μm)、可見光(0.4~0.7μm)、紅外光(1~3μm,3~5μm,8~12μm)等多種波段的光信號(hào)的探測(cè)。這種圖像還可以修補(bǔ)、剪貼和遠(yuǎn)距離傳輸,這也是現(xiàn)代通訊的主要內(nèi)容之一。
新一代光電探測(cè)技術(shù)及其智能化,將使相關(guān)獲得更長(zhǎng)的作用距離,更強(qiáng)的單目標(biāo)/多目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別能力,從而實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的打擊和快速反應(yīng),在傷亡的情況下取得的主動(dòng)權(quán)。同時(shí)使裝備具有很強(qiáng)的自主決策能力,增強(qiáng)了對(duì)抗,反對(duì)抗和自身的生存能力。實(shí)際上,先進(jìn)的光電探測(cè)技術(shù)已成為一個(gè)國(guó)家的軍事實(shí)力的重要標(biāo)志。現(xiàn)將光電探測(cè)器件的應(yīng)用選擇要點(diǎn)歸納如下:光電探測(cè)器必須和輻射信號(hào)源及光學(xué)系統(tǒng)在光譜特性上相匹配。
光電探測(cè)器分類
紅外探測(cè)器
光電探測(cè)器的應(yīng)用大多集中在紅外波段,關(guān)于選擇紅外波段的原因在這里就不再冗余了,需要特別指出的是60年代激光的出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展,很多重要的激光器件都在紅外波段,其相干性便于移用電子技術(shù)中的外差接收技術(shù),使雷達(dá)和通信都可以在紅外波段實(shí)現(xiàn),并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前,紅外技術(shù)僅僅能探測(cè)非相干紅外輻射,外差接收技術(shù)用于紅外探測(cè),使探測(cè)性能比功率探測(cè)高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。另外,由于這類應(yīng)用的需要,促使出現(xiàn)新的探測(cè)器件和新的輻射傳輸方式,推動(dòng)紅外技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展。熱釋電探測(cè)器利用非線性晶體(例如,LiTaO3)在吸收涂層處吸收光脈沖受熱后產(chǎn)生的熱釋電壓脈沖。
紅外線根據(jù)波長(zhǎng)可以分為近紅外,中紅外和遠(yuǎn)紅外。近紅外指波長(zhǎng)為0.75—3微米的光波,中紅是指3—20微米的光波,遠(yuǎn)紅外是指20—1000微米的波段。但是由于大氣對(duì)紅外線的吸收,只留下三個(gè)重要的窗口區(qū),即1—3,3—5和8—14可以讓紅外輻射通過(guò)。因?yàn)橛羞@三個(gè)窗口,所以可以被應(yīng)用到很多方面,比如紅外夜視,熱紅外成像等方面。窄帶隙共軛聚合物具有廣闊吸收光譜以及寬響應(yīng)等特性,使得基于這些聚合物的探測(cè)器具有連續(xù)寬頻帶的工作范圍,這一特征可以克服基于無(wú)機(jī)材料的多種探測(cè)器聯(lián)合使用的操作復(fù)雜性問(wèn)題。 紅外探測(cè)器的分類:
按照工作原理可以分為:紅外紅外探測(cè)器,微波紅外探測(cè)器,玻璃破碎紅外測(cè)器,振動(dòng)紅外探測(cè)器,激光紅外探測(cè)器,超聲波紅外探測(cè)器,磁控開關(guān)紅外探測(cè)器,開關(guān)紅外探測(cè)器,視頻運(yùn)動(dòng)檢測(cè)報(bào)警器,聲音探測(cè)器等。
按照工作方式可以分為:主動(dòng)式紅外探測(cè)器和被動(dòng)式紅外探測(cè)器。 被動(dòng)紅外探測(cè)器是感應(yīng)人體自身或外界發(fā)出的紅外線的。主動(dòng)式紅外探測(cè)器一般為對(duì)射,紅外柵欄等,是探測(cè)器本身發(fā)射紅外線。
按照探測(cè)范圍可以分為:點(diǎn)控紅外探測(cè)器,線控紅外探測(cè)器,面控紅外探測(cè)器,空間防范紅外探測(cè)器。
點(diǎn)源是探測(cè)元是一個(gè)點(diǎn)。用于測(cè)試溫度,氣體分析和光譜分析等 線陣是幾個(gè)點(diǎn)排成一條線。用于光譜分析等
面陣是把很多個(gè)點(diǎn)源放在儀器上形成一個(gè)面。主要用于成像。 四象限是把一個(gè)點(diǎn)源分成四個(gè)象限。用于定位和跟蹤。
紅外光電探測(cè)器的分類
被動(dòng)紅外光電探測(cè)器:
被動(dòng)紅外光電探測(cè)器本身不發(fā)射任何能量而只被動(dòng)接收、探測(cè)來(lái)自環(huán)境的紅外輻射。探測(cè)器安裝后數(shù)秒種已適應(yīng)環(huán)境,在無(wú)人或動(dòng)物進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí),現(xiàn)場(chǎng)的紅外輻射穩(wěn)定不變,一旦有人體紅外線輻射進(jìn)來(lái),經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦就使熱釋電器件產(chǎn)生突變電信號(hào),而發(fā)出警報(bào)。被動(dòng)紅外探測(cè)器形成的警戒線一般可以達(dá)到數(shù)十米。CdS光敏電阻因其成本低而在光亮度控制(如照相自動(dòng)曝光)中得到采用。
被動(dòng)式紅外光電探測(cè)器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱傳感器(或稱為紅外傳感器)及報(bào)警控制器等部分組成。其核心是不見是紅外光電探測(cè)器件,通過(guò)關(guān)學(xué)系統(tǒng)的配合作用可以探測(cè)到某個(gè)立體防范空間內(nèi)的熱輻射的變化。
人體都有恒定的體溫,一般在37度,所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10微米左右的紅外線,被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10微米左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10微米左右的紅外線通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡,向外釋放電荷,后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。光電探測(cè)器光電探測(cè)器光電探測(cè)器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。