紅外物理與技術(shù)(第2版)楊風(fēng)暴課后習(xí)題解答

紅外物理與技術(shù)(第2版)楊風(fēng)暴課后習(xí)題解答

第1章緒論

1-1名詞解釋

(1)紅外輻射：紅外輻射也稱為紅外線；在電磁波譜中，紅外線區(qū)域從可

見光的紅光邊界開始，一直擴展到電子學(xué)中的微波區(qū)邊界，其波長范圍是0.76-

1000pmo

(2)紅外故障診斷：輸電線路和設(shè)備的不良接觸點或故障部位的電阻值往

往會變大，從而形成不正常線路的部分溫度高的熱點，利用紅外熱成像方法可以

很容易地檢測到這些熱點，進而確定故障位置，根據(jù)熱點形狀也能得到故障的類

型信息。

(3)紅外物理：紅外物理是現(xiàn)代物理的一個分支，它以電磁波譜中的紅外

輻射為特定研究對象，是研究紅外輻射與物質(zhì)之間相互作用的學(xué)科.紅外物理運

用物理學(xué)的理論和方法，研究分析紅外輻射的產(chǎn)生、傳輸及探測過程中的現(xiàn)象、

機理、特征和規(guī)律，從而為紅外輻射的技術(shù)應(yīng)用，以及探索新的原理、新的材料、

新型器件和開拓新的波譜區(qū)提供了理論基礎(chǔ)與實臉依據(jù)。紅外物理的主要研究內(nèi)

容包括紅外輻射的基本規(guī)律、紅外光譜學(xué)、紅外輻射源、目標和背景的紅外輻射

特性(包括空間分布特性、光譜輻射特性、時間變化特性)、紅外輻射的大氣傳

輸特性、紅外波段光學(xué)材料等。

1-2填空題

(1)紅外線是1800年由英國天文學(xué)家威廉?赫謝爾在研究太陽七色光的熱

效應(yīng)時發(fā)現(xiàn)的。一切溫度高于熱力學(xué)零度的布?生命和無生命的物體都在不停地輻

射紅外線。

(2)由于電磁波的頻率是很大的數(shù)值，不便直接測量并且測得的頻率數(shù)值

精度通常比測得的波長數(shù)值精度低,因此多用波長來描述紫外線、可見光和紅外

線等。

(3)電磁波譜中紅外線的波長范圍是0.75?lOOOum,跨越大致皿個倍

頻程。

(4)工程實踐中，一般長波紅外探測器的工作波段為8~12或8~14nm,中

波紅外探測器的工作波段為

(5)在紅外醫(yī)療診斷時，急性炎癥由于皮膚局部充血，皮溫上升,因此容

易用紅外熱像儀將發(fā)炎部位顯示出來。

(6)輸電線路和沒備的不良接觸點或故障部位的電阻值往往會變大，從而

形成熱點,利用紅外熱成像方法可以很容易地確定故障位置。

（7）多波段（多色化）、非制冷、低成本和偏振型是當前紅外熱成像技術(shù)發(fā)

展的顯著特征。

1-3紅外輻射光譜區(qū)內(nèi)的波段是如何劃分的？

答：紅外輻射的波長范圍是0.76?lOOOpim,跨過大約10個倍頻程，根據(jù)紅

外輻射在地球大氣層中的傳輸特性，把整個紅外輻射光譜區(qū)按波長分為四個波段:

近紅外波段（波長0.75?3Hm）；中紅外波段（波長3?6pm）；遠紅外波段（波長

6~15pm）；極遠紅外波段（波長15?lOOOjxm）。如下圖：

波段近紅外中紅外遠紅外極遠紅外

波長/Um().76?33?66?1515?1()0()

1-4與可見光相比，紅外輻射有哪些特點？

答：紅外輻射具有與可見光相似的特性，如反射、折射，干涉、衍射和偏振，

又具有粒子性，即它可以以光量子的形式被發(fā)射和吸收。另外，紅外輻射具有與

可見光不同的獨有特性：（1）必須用對紅外輻射敏感的紅外探測器才能探測到；

（2）紅外輻射的光量子能量比可見光的小；（3）紅外輻射的熱效應(yīng)比可見光要

強得多；（4）紅外光譜區(qū)比可見光譜區(qū)含有更豐富的內(nèi)容；（5）紅外輻射更容易

被物質(zhì)所吸收。

1-5請說明紅外物理與紅外技術(shù)的關(guān)系。

答：紅外物理和紅外技術(shù)是相互聯(lián)系、相互依存、相互融合的，二者之間既

緊密聯(lián)系又相互區(qū)別。紅外物理不僅能預(yù)言各種技術(shù)應(yīng)用方案的可行性，而且可

以通過對各種物質(zhì)、不同目標和背景紅外輻射特性進行研究，從而為地球大氣層

紅外光學(xué)性質(zhì)的研究、不同材料紅外吸收特性及由此引起的各種物理效應(yīng)的研究,

以及紅外系統(tǒng)工程的設(shè)計和新型元器件的研制提供了可靠依據(jù)；隨著紅外技術(shù)在

各領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，出現(xiàn)了不少新的物理技術(shù)問題，這也需用紅外物理的理論

方法，結(jié)合使用對象具體加以解決，為紅外物理的研究提供需求驅(qū)動。

紅外物理與紅外技術(shù)的主要內(nèi)容及其相互關(guān)系如圖1?5所示，這也是本書章節(jié)安

排的依據(jù)。除此之外，紅外物理還包括紅外材料的研究，其主要屬于材料學(xué)科的

范疇；紅外技術(shù)還包括紅外光譜分析，其主要屬于化工學(xué)科的范疇?？紤]專業(yè)差

異，本書沒有包含這兩個方面的內(nèi)容，請讀者注意。

圖1-1紅外物理與紅外技術(shù)的主要內(nèi)容及其相互關(guān)系

1-6紅外技術(shù)在軍事領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？

答：紅外制導(dǎo)；紅外夜視；紅外通信；紅外預(yù)警；隱身臧匿武器探測；紅外對抗

等（見132節(jié)）。

1-7紅外技術(shù)在國民經(jīng)濟領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？

答：紅外測溫；紅外遙控；紅外醫(yī)療；紅外遙感；紅外輻射加熱；紅外光譜

技術(shù)；紅外故障診斷；紅外災(zāi)害觀測；建筑物檢測等（見1.3.3節(jié)）。

1-8略。

（9）若輻射源在各個方向上的輻射亮度不變，則其被稱為朗伯一體。

（10）輻射的總功率、輻射的空間分布、輻射的光譜分布這三

個參數(shù)一般用來描述輻射源的輻射特性。

（11）若探測器的視場角為兀，輻射源面積充滿整個視場，則探測器表面上

的輻射照度等于擴展源的輻射出射度。

（12）朗伯體輻射度量中的基本規(guī)律有平方反比定律、互易定

理、立體角投影定理、森普納（Sumpner）定理和塔爾伯特定律

2-3解：A。x泮黑泮”）

△P=7AQ=2.5xO.Ol=0.025”)

2-4解：輻射功率尸與輻射通量0混用。輻射強度對整個發(fā)射立體角。的積分,

即

對于各向同性的輻射源，/等于常數(shù)，則得得/=》?去

2-5解：（1）燈正下方照度:

E人=-/-=--1（-X）-=16.8cd/m

d22.44?

（2）房屋一角照度

AB……工枷

2

BC2=AB2+AC2=14.5466m2

AC

cos。=——1=0.6401

BC

E=《cos。=———x0.64018=4.4cd/m2

d214.5466

2-6解：AQ=Ac：s，,bp-E，A=LAQcos0\,-"廣、cos^cosa,其中4,為兩面

70

元距離。位置(1)

AIAA

cos。1=cos'-1，AH,=%，A/j=—;

位置(2)

AL4A

cosq=cos夕，cos。？=cos0=1,AQ?=-^cos8,=―y^-cos^;

位置（3）

4LAA

cosq=cos0,=cos〃,=市cos?,△七=—Lcos29;

位置(4)

4

cos0\=cos0,cos02=cos()=1,AQ4=#cos'0>AF\=―^^-cos0;

位置(5)

ALAA5

cosa=cosa=cos0,AQ5=#COS'0>=—^-^-cos00

2-7解：E、,=&~,AR=47TR2

4

太陽向全空間發(fā)出的光通量：①、=4乃齊Ev

太陽的光亮度：4=

dArdQcosO

由于各向同性，且COB=1,4=3=子洛=￡(與2

Ar4/r4/r-4/rr47rr

￡</??^1071.5xiolp

?3.65XI08(CT//W2)

4萬［"4不(0.7x10",

如果只考慮太陽的可見光部分,可以估算其輻射亮度。太陽輻射的峰值在可見

光區(qū)，可見光區(qū)的中心大約在波長0.58微米處。

V(0.5&〃力=0.87

假設(shè)在可見光區(qū)，光譜光視效率的平均值V=0.87

Lv=KmVLL=6831m/W

3.65xl08

6.1xl05(W/srm2)

685x0.87

2-8解：(1)光源置于桌子上方2.00m時,

輻射照度：E=-^-=90(lx),

發(fā)光強度：/=￡z/:=360(cd)o

(2)當把光源置于桌子上方3.00川時，

桌子中心的照度：石=4=空=40(以)

d~9

桌子邊緣距光源的距離/=9+1=10(n?),

3

則cos6?=-^=?0.948,

V10

E=—cos0—34.153(lx)?

2-9解：根據(jù)題意，測量裝置使用了光學(xué)系統(tǒng)，且輻射源像比探測器大，所以輻

射源被認為是擴展源。

光學(xué)系統(tǒng)接收的輻射功率為

(RJ2)2TTP2(2/2)2

P=AMxMx

1+(0/2)2/+(0/2產(chǎn)

2

九XO.3

0.324

Xlxl0x

~T~O.32+18OO2

=1.963x10-5Wo

2-10解：設(shè)在B點處的接收面積為B,通過的輻射通量為：

4cos0

P=LAHAcos0-L------:——-Acos0；

(d/cos。廠

在B點的輻照度為E=￡=〃COS8)7。

Bd2

把B點所在平面按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，則B點的輻照度變?yōu)镋=8s(夕+8)

由于0?0,萬/2],所以當旋轉(zhuǎn)角度。增大時，輻照度減小。

271證明：圓盤目標的輻射照度為尸=/夕，等效輻射出射度為何=/〃,

進而將圓盤0標視為擴展源，則系統(tǒng)接收目標反射的輻射功率為

2T2解：朗伯輻射面在距中心/處的輻通量:

P=LAQAS=Lx4^x4^-R2

輻照度為石=￡=四5=生器o

A4//2

2-13證明：因為/=-L,

△。=絲=J；sinOdOdcp=2^-(1-cos。)

且=2*(1.1)o

V/2+R2

所以P=/AQ=2TT/(I--.1)o

J/2+R?

2-14解：設(shè)在距A為x的點處兩點輻射源產(chǎn)生輻射照度相等，由電輻射源輻射

強度與輻射照度之間關(guān)系式耳=坐和E,二芋絲，當E=E,時，

X2■(/-A)2

解得V

第3章熱輻射的基本規(guī)律

3-1名詞解釋

（1）熱輻射：物體在一定溫度下發(fā)出電磁輻射的現(xiàn)象，是自然界中普遍存

在的現(xiàn)象，它不依賴任何外界條件而進行。一切物體，只要其溫度高于熱力學(xué)零

度，就會產(chǎn)生不同程度的輻射，如太陽對大地的照射、高爐內(nèi)發(fā)出的炙熱火焰等

都是最常見的熱輻射現(xiàn)象。

（2）輻射效率：輻射源發(fā)射的輻射通量（功率）與消耗功率之比。

（3）輻射對比度：指目標和背景輻射出射度之差與背景輻射出射度之比。

（4）黑體：黑體（或絕對黑體），是指在任何溫度下都能夠全部吸收任何波

長入射輻射的物體；按此定義，黑體的反射率和透射率均為0,吸收率為1。

（5）發(fā)射率：物體的發(fā)射率又稱為比輻射率，是指該物體在指定溫度r時

的輻射量與同溫度黑體的輻射量的比值。

3-2填空題

（1）物體的發(fā)光包括化學(xué)發(fā)光、光致發(fā)光、電致發(fā)光、熱輻射等形式。

（2）普朗克公式揭示了物體熱輻射的基本規(guī)律，波長范圍包括紫外線、可見光、

紅外線和毫米波。

（3）黑體的全輻射出射度與其溫度的4次方成正比,黑體的光子全輻射出射

度與其熱力學(xué)溫度的3次方成正比。

（4）熱輻射體通?？煞譃楹隗w或普朗克輻射體、灰體、選擇性輻射體三大類。

（5）在腔壁上開一個腔孔，腔孔的輻射出射度等于腔壁的總輻射照度，這說

明腔孔的輻射遵循朗伯體輻射規(guī)律，或稱腔孔為朗伯源。

（6）金屬的發(fā)射率較低，但其隨著溫度的升高而增高，當金屬表面形成氧化

層時，發(fā)射率成10倍地增高。

（7）好的吸收體必然是好的好的發(fā)射體。

（8）黑體的光譜輻射出射度與其溫度的4次方成正比,黑體的光譜光子輻射

出射度與其熱力學(xué)溫度的3次方成正比。

（9）用于黑體輻射簡化計算的兩個函數(shù)分別是7（ZT）和尸（ZT）函數(shù)。

（10）在紅外線區(qū)，大多數(shù)材料的光譜發(fā)射率隨波長的增大而降低。

（11）普朗克公式在極限條件下，當時，其變?yōu)榫S恩公式,當

時，其變?yōu)槿鹄?普金公式。

（12）對于朗伯輻射體，半球發(fā)射率、方向全發(fā)射率和法線發(fā)射率三種發(fā)射

率彼此相等。

3-3根據(jù)普朗克公式，黑體輻射具有哪些規(guī)律？

答：根據(jù)普朗克公式，黑體輻射的規(guī)律包括：1）黑體的光譜輻射出射度隨

波長連續(xù)變化，且每條曲線只有一個極大值，極大值的連線近似一條直線。2）

光譜輻射出射度曲線隨黑體溫度的升高而整體提高。3）每條光譜輻射出射度曲

線彼此不相交，故溫度越高，在所有波長上的光譜輻射出射度也越大。4）隨著

溫度的升高，黑體的輻射中包含的短波成分所占比例在增大。5）黑體的輻射只

與黑體的絕對溫度有關(guān)。

3-4什么是物體的發(fā)射率？它具有哪些變化規(guī)律？

答：物體的發(fā)射率（也稱為比輻射率）是指該物體在指定溫度7時的輻射量

與同溫度黑體相應(yīng)輻射量的比值。該值越大，表明該物體的輻射與黑體輻射越接

近。

其規(guī)律包括：1）不同類物體的發(fā)射率不同。2）金屬的發(fā)射率較低，但它隨

溫度的升高而增高，且當表面形成氧化層時，可以成10倍或更大倍數(shù)地增高.3）

非金屬的發(fā)射率較高，一般大于0.8,且隨溫度的增加而降低。4）金屬及其它非

透明材料的輻射，一般發(fā)生在表面幾微米內(nèi)，因此發(fā)射率是表面狀態(tài)的函數(shù)，而

與尺寸無關(guān)。5）介質(zhì)的光譜發(fā)射率隨波長的變化而變化。在紅外區(qū)域，大多數(shù)

介質(zhì)的光譜發(fā)射率隨波長的增加而降低。（見3.8.2小節(jié)）

3-5簡述黑體輻射的幾條定律，并討論其物理意義。

答：黑體輻射定律包括：1）基爾霍夫定律：在熱平衡條件下，物體的輻射

出射度與其吸收率的比值等于空腔中的輻射照度，這與物體的性質(zhì)無關(guān)。物體的

吸收率越大，則它的輻射出射度也越大，即好的吸收體必然是好的發(fā)射體。2）

普朗克輻射定律：該定律揭示了黑體輻射光譜的分布，波長范圍包括紫外光、可

見光、紅外光和毫米波。3）維恩位移定律：黑體光譜輻射出射度峰值對應(yīng)的峰

值波長4n與黑體的絕對溫度7成反比。

3-6解：由斯蒂芬-波爾茲曼公式有（輻射出射度）RT=OT』和維恩公式乙丁二b

已知RT=3.45xl()5w/cn?,b=2.90x10-3m-k,b=5.67xlO^w/(??.!?)得

4

2m=1.85xIOnm

3-7解：a=5.67x10-8W/(m2-K4)

由斯蒂芬-波爾茲曼公式RT=OT4得輻射出射度增加了

4442

A(RT)=RT1-RT2=0-(T,-T2)=3.9358X10W//m

則功率增加了/P=/(%)xS=5903.714/

3-8解：25C=25+273=298K

全輻射出射度為M=aT4=5.67x10-8*2984=4.47x102(w/nr)

4

由吸收率為0.4可得發(fā)射率為0.6貝ij：Mt=Mx0.610=2.68x

10~2(W/cm2')

3-9W：l)cr=5.67xl0-8w/(m2-k4)

由斯蒂芬-波爾茲曼公式R.「=oT4得輻射出射度

202

RT?5.67x10W/m

47rL4R4x5.67xlQ20

w=-----=-----TL=7.56x10J)

3xl08

22

2)P=RTA=5.67X100X^X0.15

=4.008x1(嚴(w)

3)由維恩公式4.T=b,b=2.90xl0-3mk,得兒，=2.9x10%

3-10ft?-：已知b=5.67x10-8w/(n?.k，,由斯蒂芬-波爾茲曼公式RT=oT4得輻

射出

射度為H7=4.59xl()2w/m2,則P=?S=0.M59W,一分鐘消耗的能量為

W=Pt=2.754J,每分鐘消耗的液氮M=0.l097g。

hvm

3-11證明：由4”二0,得:

4，

令粵7則w=3(/-1);解得：X=2.82因此匕”L=2.823

同樣可得:任=4.96得力加=0.568c

AmKI

3-12證明：普朗克黑體輻射公式給出黑體輻射的能量分布

2就/1

對所有波長求積分得總輻射度R=[查積分表得二白沙=6.494,則

e1

R=hc(fr\o又由于波長為X的光子能量為￡=則光子數(shù)

2.75KJU2

z才

N=------------------------------o

2.15KBT

由也=0可得四二%12油爐K"T

3-13證明:"（4）丁S"_])2=U

dvc-

化簡得：篝=3,解得匕“二學(xué)其中勺,=1.38x10-23,"=6.624x10-34.s,則

KQh

=r~5099urn-Ko值得注意的是，這里的％是在此丁極大值所對應(yīng)的頻

3KB

率^下對應(yīng)得到的，而維恩位移定律中得到的乙值是黑體光譜輻射出射度峰值

對應(yīng)的峰值波氏4，所以在相同溫度下，二者不同。

第4章紅外輻射源

4-1填空題

（I）腔體輻射理論是制作黑體型輻射源的基礎(chǔ),主要有哥福（Gouffe）理

論、德法斯（Devos）理論等。

（2）德法斯理論考慮的是任意形狀的腔體,沒有假設(shè)腔壁是漫反射表面，

但計算比置逼理論復(fù)雜得多。

（3）在制造黑體型輻射源時，要考慮腔形選擇、對腔芯材料加熱的要求、

腔體的等溫加熱、腔體的溫度控制和測量和降低黑體前表面輻射等問題。

（4）紅外激光器的基本結(jié)構(gòu)由工作物質(zhì)、抽運（汞浦）裝置、光學(xué)諧振腔

三部分組成。

（5）太陽在地球上的輻照度與太陽的高度角、觀測者的海平面高度和天空

中云霾塵埃的含量有關(guān)。

（6）白天，天空背景的紅外輻射由太陽光和大氣熱輻射組成;夜間，天空

背景的紅外輻射主要是大氣自身的熱輻射,其與水蒸氣、二氧化碳和臭氧的含量

有關(guān)。

（7）白天，當波長超過時，地物的紅外輻射主要來源于自身狗熱

輻射，不同地物的光譜輻射亮度差別較小。

（8）在用探測器測量海洋光輻射時，接收到的光輻射包括海面的熱輻射、

海面反射的太陽和天空的輻射,以及光學(xué)路徑上的大氣輻射。

（9）海洋光輻射的輻射亮度在3波段基本不受太陽和云層的影

響，故利用組處長波探測器探測和識別海面艦船的效果更好。

（10）噴氣飛機的紅外輻射主要來源于被加熱的金屬尾噴管熱輻射、尾噴焰

輻射、氣動加熱形成的蒙皮熱輻射、對環(huán)境（太陽、地面和蒙空）輻射的反射。

（11）靜止坦克表面的紅外輻射受太陽照射的影響大。處于運動狀態(tài)的坦克

的紅外輻射特性與動機排氣裝置安裝位置有關(guān)。

（12）常見的紅外誘餌有煙火劑類誘餌、凝固油料類誘餌、紅外熱氣球誘餌

和紅外綜合箔條。

（13）人體輻射的峰值波長在左右，大約32%的輻射能量處在

8-13um波段。

4-2直徑為D的球體,腔壁的反射遵守朗伯余弦定律。己知壁的反射率。為0.4。

問小孔的直徑d為多長時，才能把空腔當作準確度可達（）.1%的黑體（只考慮一

級近似的情況）。

解：準確率可達。1%,即有效發(fā)射率為0.999。

由壁的反射率p=0.4,得：腔壁發(fā)射率￡=1-0.4=0.6。

對球形腔體,有A/S,=A/S°,貝心=(1一￡)(A/S—4S0)=0,即￡O=￡O'=O.999

根據(jù)數(shù)圖法，由圖4-4可查出：4/S,=0.01,由圖4-3可得：當〃R=O/d=16時,

4/5,=0.01

即當d時，才能把空腔當做準確度可達0.1%的黑體。

16

4-3設(shè)計一個圓柱形腔的黑體，材料用氧化銅，￡=0.85,腔體的開口式=1”〃，

腔體的深度/=&5，求腔體的有效發(fā)射率4。

解：由〃/<=6,由圖4-3可查出：A/S,=0.06.4S。=0.026由￡=0.85,A/S,=0.06,

從圖4-4中查出=0.98

/口AA

得：Z=(1—￡)(-----)=(1-0.85)(0.06-0.026)=0.0051

srs。

則:%="(1+k)=0.98(1+0.0051)=0.985

4-4用Gouff6理論計算：

(1)當腔體為球形，材料選用表面反射率為0.8的不銹鋼，要求直徑為20mm

的圓形開口時，若要求有效發(fā)射率達到0.998,應(yīng)如何設(shè)計腔長？

(2)若用表面發(fā)射率為0.5的材料，當幾何因子〃R=9時，問球形、圓柱形及

錐形腔

的％各為多少？

解：(1)由題可知，￡=0.8,R=10，M%=().998,

當腔體為球形時,由于A/S,=A/S。，得2=(1-￡)(A/S,-A/So)=O,%=￡Q=0998

由斯=0.998,￡=0.8,根據(jù)數(shù)圖法,由圖4-4查出:A/S,=0.01

又從不產(chǎn)鏟二冷了，即(,)2=00],則/=()],又R=IO〃〃〃，貝lJ/=100w?

(2)當腔體為球形時，

由，=9,由圖4-3中查出A/S,=0.025,則A/So=O.O25

R

由￡=0.5,A/S,=0.025,從圖4-4中查出％=0.975

又2=(1-￡)(A/S,-A/S0)=()

得￡q-￡n-0.975

當腔體為圓柱形時，

由//R=9,從圖4-3中查出A/S,=0.04

由￡=0.5,A/S,=0.04,從圖4-4中查出q=0.94

又k=(l-￡)(A/5f-A/5o)=(l-O.5)(O.()4-0.025)=().(X)75

得%=%(1+k)=0.94(1+0.0075)=0.95

當腔體為錐形時，

由"R=9,從圖4-3中查出A/S,=0.09

由￡=0.5,A/S,=0.09,從圖4-4中查出=0.91

又k=(l-幻(A/Sr-A/S0)=(l-0.5)(0.09-0.025)=0.0325

得%=%(1+&)=0.91(1+0.0325)=0.94

4-5一球形腔的開口半徑與腔的直徑比為1:9.5,部分反射率為0.15,用Devos

理論的一級近似求該腔的有效發(fā)射率。

解：對于球形腔，一級近似的有效發(fā)射率為：%=1一竿或.

4].2I

由廣〃=1/9.5,=0.015,則q=1—/瓏=1一加一)2x0.15=0.995.

/9.5

4-6若將太陽與地球都近似地看為黑體，己知太陽的平均直徑D=1.39xl0gm,

太陽的表面溫度為5900K,地球到太陽的距離/=L49xl()Um,試估計：

(1)地球表面的平均溫度；

(2)太陽常數(shù)；

(3)若地球大氣層吸收太陽輻射能的10%,太陽仰角為30。時,地面上5000E

的區(qū)域所接收的輻射功率。

解：(1)由黑體輻射定律，

太陽的輻射總功率為

R==oT。代=5.67xl02x59004x4乃x(6.69xlO2)2=4.17x1026W

26637xl0,217

地球接受到的功率PE=04萬用“(殷f=4.17x10x(-j=1.82x10W

47rd~d1.49x10

地球看作黑體，則公式方=加￡.4乃庵=。霏4乃

則T=______=290k

EV萬曉V5.67xlO'x4萬X(6.37x106)2

(2)太陽常數(shù)旌備=4：；d"5-2

(3)地面上5000m?的區(qū)域所接收的輻射功率為

°二加3^x5000=33^x5。吐2.05x1。%

4/rR-4^x(6.37xl06)2

4-7溫度T=1()()()K的紅外星球，對直徑為1m的紅外望遠鏡張的立體角為復(fù)二

0.25x1()-6sr,此紅外望遠鏡工作于10卜皿波段間隔1pmo

(1)求入射到紅外望遠鏡上的輻射功率；

(2)設(shè)在10pm處，大氣的透過率為0(團=0.8,求溫度為300K的大氣，在紅

外望遠鏡上所形成的背景輻射功率；

解：(1)因為0=5.67x1。-%/(加2./)

由斯蒂芬-波爾茲變公式M=b〃得：

紅外星球向立體空間的輻射出射度M=5.67x104W/病

則入射到紅外望遠鏡上的輻射功率P=..Q.S

4乃

又S=笈?0.52=0.79w2可得。=8.9x104W

(2)由斯蒂芬-波爾茲曼公式得：

大氣的輻射出射度M=153.09VV/m2

則入射到紅外望遠鏡上的輻射功率P="Sr(㈤

4乃

所以背景輻射功率PD2.56W

4-8為了制造一架紅外隱身飛機，可能采取的隱身措施有哪些？

答：所謂隱身飛機，就是利用各種技術(shù)減弱雷達反射波、紅外輻射等特征信

息，使敵方探測系統(tǒng)不易發(fā)現(xiàn)的飛機。目前，飛機隱身的方法主要有以下三個方

面：一是減小飛機的雷達反射面，從技術(shù)角度講，其主要措施有設(shè)計合理的飛機

外型、使用吸波材料、主動對消、被動對消等；二是降低紅外輻射，主要是對飛

機上容易產(chǎn)生紅外輻射的部位采取隔熱、降溫等措施；三是運用隱蔽色降低肉眼

可視度。

4-9在匕機尾焰中加入碳顆粒，nJ以將降低￡機尾焰3?511m波段的輻射，試

解釋其原因。

答：由于3?5pm紅外波段具有低發(fā)射率，耐高溫的特點，在飛機尾焰中加入碳

顆粒，可以實現(xiàn)光譜轉(zhuǎn)換(就是采用在窗口波段發(fā)射率低而在其他大氣吸收波段

發(fā)射率高的材料)。

第5章紅外輻射的測量

5-1名詞解釋

（1）多波長輻射測溫：當采用超過兩個波長來測量溫度時，這種輻射測量

方法被稱作多波長測溫。

（2）比色測溫：指根據(jù)物體在兩個相鄰波長下的輻射能量密度之比來確定

物體的溫度。

5-2填空題

（1）單色儀是一種常用的分光儀器，可分為棱鏡單色儀和光柵單色儀兩類。

（2）輻射計一般由光學(xué)系統(tǒng)、光譜元件、探測器和電子部件等組成。

（3）紅外半球全發(fā)射率的測量一般采用的方法是量熱法：法向光譜發(fā)射率

測量時基本采用輻射度量比較法。

（4）紅外分光光度計根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征的不同，可分為單光束紅外分光光度

計和雙光束紅外分光光度計兩種.

（5）紅外輻射測溫的方法主要有全輻射式測溫、亮度測溫（乂稱為單色輻

射測溫）和比色測溫。其中，對于發(fā)射率低的物體，全輻射式測溫和亮度測溫的

相對誤差較大，對于發(fā)射率高的物體，三種測溫方法均適用。

（6）對于不能使用透射法和反射法測量的固體材料，可測量材料的發(fā)射比

來獲得相應(yīng)的透射比和吸收比。

（7）反射比的測量一般取決于入射輻射的遺氐及詭振狀態(tài)。

（8）傅里葉變換紅外光譜儀主要由邁克爾遜干涉儀和計算機構(gòu)成，前者得

到的干涉圖函數(shù)包含光源的全部頻率和強度信息。

（9）目前室內(nèi)的反射比測量系統(tǒng)主要有積分球反射計、熱腔反射計、半球

反射計和橢球鏡反射計4種。

5-3簡述反射式單色儀的工作原理。

答：反射式單色儀光路系統(tǒng)的工作原理如圖5-3所示。當來自輻射源的輻射

束穿過入射狹縫$后，經(jīng)拋物面準直反射鏡反射變成平行光束投射到平面反

射鏡M],再被反射進入色散棱鏡P,便被分解為不同折射角的單色平行光束，

經(jīng)另一拋物面反射鏡M，反射，并聚焦于出射狹縫S?輸出。色散棱鏡P與平面反

射鏡M2的組合，稱為瓦茨伏爾士（Wadsworth）色散系統(tǒng)。通過轉(zhuǎn)動該系統(tǒng)，可

在出射狹縫S2后面獲得不同波長的單色光束。

圖5-1反射式單色儀光路系統(tǒng)的示意圖

5-4簡述雙光束光學(xué)自動平衡系統(tǒng)和雙光束電學(xué)平衡系統(tǒng)的異同。

答：兩者都屬于雙光束紅外分光光度計，結(jié)構(gòu)特征和工作原理有區(qū)別：雙

光束電學(xué)平衡系統(tǒng)在光路的安排上，要求斬光器放在樣品槽之前，通過樣品的光

束為間斷的脈沖光束，而雙光束光學(xué)自動平衡系統(tǒng)無此要求；在參比光路上，雙

光束電學(xué)平衡系統(tǒng)不使用光學(xué)衰減器，而是用斬光器將參比光束變?yōu)殚g斷的冰沖

光束，然后分別將兩條光束的強度轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大后測量兩個電信號的比

率。

5-5簡述各類輻射測溫法的特點。

答：全輻射測溫沒有考慮物體所反射的環(huán)境輻射，因此求得的真實溫度不

一定準確；亮度溫度測量中也存在著光學(xué)系統(tǒng)效率低下的輻射能量損失，因此精

度不高；比色測溫由物體在兩個相鄰波長下的輻射能量密度之比來確定物體溫度,

測溫精度高、抗干擾能力強；多波長輻射測溫，采用超過兩個波長來測量溫度，

目前處于實驗階段，實用化還有一定困難。四種輻射測溫法的比較如下：

1）全輻射溫度、亮溫度恒小于物體表面的真實溫度。

2）對于發(fā)射率較小的物體，全輻射測溫和亮溫度測溫相對誤差都較大。對

于發(fā)射率較高的材料，3種測溫法均適宜。

3）全輻射測溫和亮溫度測溫都必須知道被測物體發(fā)射率的絕對值。而雙波

長輻射測溫則只要知道兩個波長處光譜發(fā)射率之比值。

5-6解：由公式R=0.614/24,又知R最大為58|im,紅外線波長入為760〃6-1加〃7,

取其平均值為2=880/im,得數(shù)值孔徑NA=9.26mm。

5-7解：1）已知K=LN=1200,則由公式R=2/A2=KN得分辨率為

R=1200x50=60000

2）A2=A/R=600/60000=0.0Inm

5-8解：由分辨率公式A=b駕得b=論”=60000+120=500nm

dAdn

5?9解：已知K=l,N=300x50=15000,則由公式R=/l/AA=KN得分辨率

為R=300x50=15000

由分辨率公式R=mb二，dn/dA=-4.6x1（）6得匕=3.26x10-6m<>

aA

5-10解：利用色散曲線的柯西公式n=〃+2+:，由于波長變化范圍不大，只

A2肅

取前兩項，

即：n=〃+/,代入（和<得b=8240.196〃〃72。

鈉光譜線4=589.3〃〃？,三棱鏡在這個波長附近的色分辨率本領(lǐng)

尸=3.019x10,

由棱鏡色散公式包二-與和p=2-=#@二》上得s=7.498c〃zo

“才"A/t萬

5-11欲購一臺紅外光柵光譜儀，利用光柵的一級光譜，使其適用于0.415?10微米

波段，對其光柵有什么要求？

答：對光柵有如下要求：（1）閃耀波長，閃耀波長為光柵最大衍射效率點，

因此選擇光柵時應(yīng)盡量選擇閃耀波長在實驗需要波長附近。（2）光柵刻線，光

柵刻線多少直接關(guān)系到光譜分辨率，刻線多光譜分辨率高，刻線少光譜覆蓋范圍

寬，兩者要根據(jù)實驗靈活選擇。（3）光柵效率，光柵效率是衍射到給定級次的

單色光與入射單色光的比值。光柵效率愈高，信號損失愈小。為提高此效率，除

提高光柵制作工藝外，還采用特殊鍍膜，提高反射效率。

5-12假設(shè)天空為朗伯輻射體，如果用絕對輻射計測量天空的輻射亮度，對其接收

器有什么要求？

答：在能夠直接進行絕對測量的裝置中，必須將輻射能量或被吸收的輻射通

量與一種定量的能量或者其它形式的功率作比較。另外，對于低精度的輻射計一

般不采用參考黑體，而是用涂黑或高發(fā)射率的調(diào)制盤，以調(diào)制盤的葉片作為參考

輻射源；對于商業(yè)用的輻射計，通常采用在可見光和紅外波段內(nèi)有均勻光譜響應(yīng)

的熱電或熱阻探測器；對于軍用輻射計，為了對軍用目標有大的作用距離和快速

的目標光輻射采樣頻率，一般采用在較窄光譜波段范圍內(nèi)有高靈敏度的光子探測

器。

5-13用單色儀在研究紅外輻射源的光譜特性時，為了不引入雜光、提高測量靈敏

度、滿足全波段測量的要求，應(yīng)在輻射源與入射狹縫間加入什么光學(xué)元件？

答：為了不引入雜光，提高測量靈敏度，滿足全波段測試的要求，應(yīng)在輻射源與

入射狹縫間加入一個光柵元件，原因在于光柵具有衍射作用，從出射狹縫出來的

光線為單色光。

第6章紅外輻射的大氣傳輸

6-1名詞解釋

(1)標準大氣：是用以描述理想的中緯度狀況的物理量，即在太陽黑子最

多和最少活動范圍內(nèi)的大氣年平均狀態(tài)。世界氣象組織(WMO)關(guān)于標準大氣

的定義是：“所謂標準大氣就是能夠粗略地反映周年，中緯度狀況的，得到國際

上承認的假想大氣溫度、壓力和密度的垂直分布。它的典型用途是做壓力高度計

校準，飛機性能計算，飛機和火箭設(shè)計，彈道制表和氣象制圖的基礎(chǔ)，假定空氣

服從使溫度、壓力和密度與位勢發(fā)生關(guān)系的理想氣體定律和流體靜力學(xué)方程，在

一個時期內(nèi)只能規(guī)定一個標準大氣，除相隔多年做修正外，這個標準大氣不允許經(jīng)

常變動。”

(2)波蓋爾定律：輻射通過介質(zhì)時的消光作用與入射輻射通量切、介質(zhì)密

度/(g/m3)及所經(jīng)過的路徑ds成正比

d0(v,5)=-Z：(v,5)0(v,5)xxls'(6-1)

式中，⑦(匕s)為5處的入射輻射通量；I，為波數(shù)，v=l/A(cm-1)；k(億s)為光譜

質(zhì)量的消光系數(shù)，單位是皿上。

由式(6-1)可得輻射衰減規(guī)律

0(v,5)=0(v,O)exp-[(6-2)

式中，蟲匕0)為初始入射輻射通量。

若介質(zhì)具有均勻的光學(xué)性質(zhì)，則式(6-2)可進一步簡化為

火匕s)=</>(匕O)exp[-&(i/)sp](6-3)

式中，ps=o為光程上單位截面中的介質(zhì)質(zhì)量，&?).卬=4為介質(zhì)的光學(xué)厚度。該

式稱為波蓋爾(Bougner)定律。

(3)大氣窗口：大氣的消光作用與波長相關(guān)，且具有明顯的選擇性。除可見

光范圍外,在0.76?1.1lum、1.25?1.77pm、1.16~1.32即、2.1?2.4pm、3.4?4.1pn、

4.5?5.3Rm、8?14pm等波段有較大的透射比，猶如輻射透射的窗口，稱為“大氣窗

口”。

(4)大氣的傳遞函數(shù)：人眼是一個比較理想的成像系統(tǒng)，對日間視覺來說，

人眼的閾值對比度為2%?5%,大氣的傳遞函數(shù)為

(6-4)

式中，K為地平面天空亮度與背景亮度之比。

由此可見，不是K和z的函數(shù)，與目標亮度無關(guān)，即不只與目標與探測器之

間的大氣狀態(tài)有關(guān)。

6-2填空題

（1）大氣一般可劃分為對流層、平流層、中間層、熱成層和散逸層,大多

數(shù)光電探測器件工作在對流層和平流層下部。

（2）大氣是由多種元素和化合物混合而成的，大致可分為干結(jié)大氣、水蒸

篤、其它懸浮的固體和液體粒子。

（3）輻射在大氣中的折射對光電成像系統(tǒng)的影響主要在長距離的探測和遙

迎中較為明顯，而在短距離探測時，其影響可忽略。

（4）常用的吸收帶模式主要包括愛爾撒司模式、統(tǒng)計模式、隨機模式和準

隨機模式4種。

（5）氣象視程是指目標與背景的對比度隨距離的增大而減小到原來的2%

時的距離。

（6）MODTRAN共包含大氣透過率運行模式、熱輻射亮度運行模式、帶散

射的輻射亮度運行模式和太陽直射照度運行模式4種運行模式。

（7）人眼視覺受大氣消光的影響要遠大于被動紅外成像系統(tǒng)受大氣消光的

影響。

（8）瑞利散射只適用于粒子尺寸小的情況，大氣中瑞利散射粒子主要是氣

體分子,該散射與萬成反比，即短波散射比長波散射強，故天空呈遁色。

（9）霧滴的半徑遠大于可見光的波長，其形成的散射與遺氐無關(guān)，故霧呈

白色。

（10）大氣單條吸收線的形狀主要分為洛倫茲線形、多普勒線形和混合線形。

（11）霧天氣條件下的紅外路徑輻射由大氣自身的發(fā)射輻射和大氣散射輻射

組成。

6-3簡述大氣層的結(jié)構(gòu)特點和大氣的組成。

答：依據(jù)溫度垂直分布的特征，大氣層常劃分為對流層、平流層、中間層、

熱成層和散逸層五個層次。

對流層對人類活影響最大，天氣過程主要發(fā)生在這一層，其厚度不到地球半

徑的2%0,卻集中了約80%的大氣質(zhì)量和90%以上的水汽。

平流層位于大約12~55km范圍內(nèi)，集中了2儂左右的大氣質(zhì)量，水汽已相當少，

而臭氧含量最為豐富。平流層的溫度變化與對流層相反，溫度遞減率變?yōu)榱慊蛘?/p>

處為平流層頂。這種溫度結(jié)構(gòu)的空氣十分穩(wěn)定，氣溶膠比較豐富。

中間層為平流層頂至55~85km范圍，在該范闈內(nèi)溫度隨高度的增加而迅速下

降，80km以上則保持不變或遞增。

熱成層又稱為電離層或暖層。其范圍自中間層頂至800km,該層大氣的溫度

隨高度的增加而迅速上升，直到3（X）km高度時，溫度可接近于1000C左右。

散逸層為熱成層以上的大氣層統(tǒng)稱為散逸層，近代人造衛(wèi)星的探測結(jié)果表明,

大氣的上界可以擴展到2000?3000km處。

大氣是由多種元素和化合物混合而成，大致可分為干潔大氣、水蒸氣以及其

它懸浮的固體和液體粒子。

6-4氣溶膠粒子的垂直分布及尺度分布各指什么？

答：垂直分布是指由于重力作用，大氣氣溶膠粒子的濃度隨高度按指數(shù)形式

衰減。如表6-1所示為不同地面（z=0）能見度條件下的氣溶膠粒子的特征高度。

表6-1不同地面（z=0）能見度條件下的氣溶膠粒子的特征高度

地面能見

234568101325

度/km

力o/km0.840.900.950.991.031.101.151.231.45

尺度分布是指由于不同尺度（大小）的粒子對不同波長光波的散射不同，因

此應(yīng)知道氣溶膠粒子尺度分布。

6-5輻射在大氣中傳輸主要有哪些光學(xué)現(xiàn)象？試簡述其產(chǎn)生的物理原因。

答：由多種成分組成的大氣是復(fù)雜的光學(xué)介質(zhì)，當輻射在這種介質(zhì)中傳輸時，

將產(chǎn)生折射、吸收和散射等物理過程，從而導(dǎo)致輻射能的衰減，這將使光電成像

系統(tǒng)對目標的探測產(chǎn)生直接誤差。同時這些現(xiàn)象也反映了大氣的狀態(tài)，為大氣遙

感提供了依據(jù)。

折射：原木直線前進的輻射在穿越大氣層時，因空氣密度隨著高度變化而產(chǎn)

生偏折的現(xiàn)象。

吸收和散射：大氣對輻射強度的衰減主要是由大氣中的各種氣體分子及氣溶

膠粒子對輻射的吸收與散射造成的。當輻射在大氣中傳輸時，分子的選擇性吸收

會導(dǎo)致輻射能衰減；輻射在大氣中遇到氣體分子密度的起伏及微小顆粒，使輻射

改變方向（散射現(xiàn)象），從而使傳播方向的輻射能減少。

在輻射的傳輸過程中，輻射與氣體分子和氣溶膠粒子相互作用。從經(jīng)典電子

論的角度看，構(gòu)成物質(zhì)的原子或分子內(nèi)的帶電粒子被準彈性力保持在其平衡位置

附近，并具有一定的固有振動頻率。在入射輻射的作用下，原子或分子發(fā)生極化

并根據(jù)入射光頻率做強迫振動，此時可能產(chǎn)生兩種形式的能量轉(zhuǎn)換過程。

①入射輻射轉(zhuǎn)換為原子或分子的次波輻射能。在均勻介質(zhì)中，這些次波疊加

的結(jié)果是使光只在折射方向上繼續(xù)傳播，在其他方向上因次波的干涉而相互抵消,

所以沒有消光現(xiàn)象；在非均勻介質(zhì)中，由于不均勻質(zhì)點破壞了次波的相干性，因

此在其他方向上出現(xiàn)散射光。在散射情況下，原波的輻射能不會轉(zhuǎn)換成其他形式

的能量，但輻射能向各方向的散射使沿原方向傳播的輻射能減少。

②入射輻射能轉(zhuǎn)換為原子碰撞的平動能，即熱能。當共振子發(fā)生受迫振動,

即入射輻射的頻率等于共振子的固有頻率（。=例）時，這一過程會吸收特別多

的能量，入射輻射被吸收而轉(zhuǎn)換為原子或分子的熱能，從而使原方向傳播的輻射

能減少。

6-6簡述MODTRAN軟件中的大氣模式。

答：MODTRAN共包含4種運行模式，具體包括大氣透過率、熱輻射亮度、

帶散射的輻亮度及太陽直射照度運行模式。

大氣透過率的運行模式（modc=0）可計算路徑的總透過率以及氣體分子帶

吸收、連續(xù)吸收、氣溶膠吸收等分量的路徑透過率。

熱輻射亮度運行模式（mode=l）可計算路徑大氣輻射的輻亮度和路徑的總

透過率，由于大氣輻射主要在熱紅外波段，故稱為大氣熱輻射。

熱輻射亮度模式的路徑輻亮度只考慮路徑大氣和地面的熱輻射.，帶散射的輻

亮度運行模式（mode=2）的路徑輻亮度不僅考慮了路徑大氣和地面的熱輻射，

還增加了路徑外輻射源（如太陽、月、地球等）產(chǎn)生的大氣散射輻亮度和地面反

射輻亮度。

太陽直射照度運行模式（modc=3）可進行大氣層外太陽正入射的光譜輻照

度、太陽透過大氣到運觀察點的光譜輻照度及路徑透過率等的計算。注意，這里

的大氣層外太陽照度或觀察點太陽照度約定為正入射照。

6-7解：1）當4=0.7用口時

a）對田。來說：由，=1萬C,查表得飽和水蒸氣含量9.40g/nd,則

=0.5640cm

水平路徑：牝（4）=X2?l.（X）18cm

斜程（Z2=2km）：coe=o）e（zx）x0.8021?O.8O35cm

因此，/I=0.7Pm時的光譜透射比為：

水平：3、o（Z1）=09100

斜程：rH：o=0.9127

b）對CO?來說:

水平：L/z,)=2『」心2xi.4km,rco>?0.9652

斜程：4，=4(4)x0.924才1.29km,rco,?0.9464

c)當；1=0.7用11時，總吸收的光譜透射比為：

水平：r=rHiO,rC02=0.8783

斜程：r=rHi0?rco>=0.8638

2)當4=4pm由上面結(jié)果：

水平：成0伍)=09700

斜程：%。=。-9720

水平：rCOn?0.9925

斜程：rco；0.9930

c)當/l=4Nm時，總吸收的光譜透射比為：

水平：r=他0,rC02=0.9627

斜程：T=7HQ?%o,=0.9652

6-8解:1)在晴天下，由公式：V=—"I"—帶入&=15km,x=3km,可求得

Inq(4,x)

rs(/l0,x)=0.46

再由對比度公式:c=c____-____

帶入。0=0.3,K=0.2/〃,得。,=0.090

2）同理可得，在陰天條件下：臬（4,工）=0.096

CA=0.088

6-9解：⑴當波長為10.6pm時:

a)因為L=10km,故取g=1.3,4=0.6pm,2=10.6pm

根據(jù)透射率公式可得

fs(10.6)=exp--f—1xl()=0.8295

s5<10.6j

b)這里只取兩個組元的吸收，即水蒸氣和二氧化碳吸收的透射率，所以有

r=rr0

aH,OCO:

1)先求水蒸氣的透射率2=成。°5℃的飽和水蒸氣密度為八=6.80g/m3,

絕對濕度為：Av==6.80x0.95=6.46g/m3,所以，全路程的可凝結(jié)水

的毫米數(shù)為

co=pwx=6.46x10=64.6mm

波長為10.6pm,可凝結(jié)毫米數(shù)為50mm時：rH0=0.548

2)求二氧化碳的透射率々介。

波長為10.6|im,路程長度為10km時,：rco=0.995

3)可得%=0.548x0.995=0.545

所以，可求得

r=faTs=0.545x0.83=0.452

(2)當波長為1.0611m時

a)根據(jù)透射率公式可得

--心\3.91(0.6丫3inl

r(1.()6)=exp----------x1()=0.024

s5V1.06)

b)波長為1.06同11,可凝結(jié)水的毫米數(shù)為5()mm時：rH,o=0.508

波長為1.06|.im,路程長度為10km時；rCOi=1

所以：ra=0.508

所以，可求得

T=Tcl.、T=0.508X0.024=0.012

6-10解：輸入文件：HY1太陽散射輻亮度(全波段).Itno

輸入?yún)?shù)：太陽天頂角為0。。中緯度、夏天，23公里能見度，海水溫度300K,

反射率0.03o

輸出的全波段路徑輻亮度和總透過率曲線分別如圖(a)和(b)所示。中波、

長波波段的路徑輻亮度是海面和路徑大氣的熱輻射輻亮度之和大氣散射、海

面反射均可忽略。

o

rc4

K

H

E

'03

尸

U

J

2

E08

W

Mc

?

2

038

.2P

C

B

C

(a)輻亮度曲線

u

o

u絲?

E

S

U

Q

±

(b)總透過率曲線

第7章紅外熱成像技術(shù)

7-1名詞解釋

（1）瞬時視場：當光軸不動時，系統(tǒng)所能觀察到的空間范圍就是該系統(tǒng)的

瞬時視場。瞬時視場取決于單元探測器的尺寸和紅外物鏡的焦距，瞬時視場是表

征系統(tǒng)空間分辨力的物理量。

（2）響應(yīng)度：紅外探測器的響應(yīng)度R用來表征紅外探測器對輻射的敏感程

度或紅外探測器將入射的紅外輻射轉(zhuǎn)換為電信號的能力，是紅外探測器的輸出信

號S與入射到紅外探測器的輻射功率尸之比

R=-（7-1）

P

式中，R的單位是或A.W—。

（3）噪聲等效溫差：由于紅外熱成像系統(tǒng)通過物體輻射溫度成像，因此系

統(tǒng)本身與景象周圍的輻射環(huán)境將產(chǎn)生噪聲，其對圖像質(zhì)量均有較大的影響。噪聲

等效溫差定義為：溫度為r的均勻方形黑體目標，處在溫度為"的均勻黑體背

景中，用紅外熱像儀對此目標進行觀察，當系統(tǒng)輸出的信噪比為1時，黑體目標

和黑體背景的溫差稱為噪聲等效溫差。

（4）最小可探測溫差：是綜合評價紅