红外通信发展历史

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红外通信发展历史

1.红外发展史

研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。

任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。

实际上其波段是指其波长约在0.75微米到1000微米的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。

近红外指波长为0.75~3.0微米;中红外指波长为3.0~20微米;远红外则指波长为20~1000微米。在光谱学中,波段的划分方法尚不统一,也有人将0.75~3.0微米、3.0~40微米和40~1000微米作为近红外、中红外和远红外波段。

另外,由于大气对红外辐射的吸收,只留下三个重要的”窗口”区,即1~3微米、3~5微米和8~13微米可让红外辐射通过,因而在军事应用上,又分别将这三个波段称为近红外、中红外和远红外。8~13微米还称为热波段。

红外技术的内容包含四个主要部分:1.红外辐射的性质,其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布;辐射在媒质中的传播特性–反射、折射、衍射和散射;热电效应和光电效应等。2.红外元件、部件的研制,包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。

3.把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机械。4.红外技术在军事上和国民经济中的应用。

由此可见,红外技术的研究涉及的范围相当广泛,既有目标的红外辐射特性,背景特性,又有红外元、部件及系统;既有材料问题,又有应用问题。[相关技术]探测技术;精确制导技术;光电子技术;先进材料技术[技术难点] 红外技术的发展关键在于红外材料的研制、红外设备的制冷、红外设备向更长波段发展、红外焦平面阵列器件的研制和红外设备与数据处理设备的结合等。

[国外概况] 自从1800年英国天文学家F?W?赫歇尔发现红外辐射至今,红外技术的发展经历了将近两个世纪。从那时开始,红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展,但发展比较缓慢,直到1940年前后才真正出现现代的红外技术。

当时,德国研制成硫化铅和几种红外透射材料,利用这些元、部件制成一些军用红外系统,如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统,机载轰炸机探测仪和火控系统等等。其中有些达到实验室试验阶段,有些已小批量生产,但都未来得及实际使用。

此后,美国、英国、前苏联等国竞相发展。特别是美国,大力研究红外技术在军事方面的应用。

目前,美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域。红外技术发展的先导是红外探测器的发展。

1800年,F?W?赫歇尔发现红外辐射时使用的是水银温度计,这是最原始的热敏型红外探测器。1830年以后,相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。

在1940年以前,研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。19世纪,科学家们使用热敏型红外探测器,认识了红外辐射的特性及其规律,证明了红外线与可见光具有相同的物理性质,遵守相同的规律。

它们都是电磁波之一,具有波动性,其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。20世纪初开始,测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱,证明了红外技术在物质分析中的价值。

30年代,首次出现红外光谱代,以后,它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。40年代初,光电型红外探测器问世,以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器,其性能优良、结构牢靠。

50年代,半导体物理学的迅速发展,使光电型红外探测器得到新的推动。到60年初期,对于1~3、3~5和8~13微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。

在同一时期内,固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展,使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应用。从60年代中叶起,红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。

1.在1~14微米范围内的探测器已从单元发展到多元,从多元发展到焦平面阵列。红外探测器最早是用单元探测器,为了提高灵敏度和分辨率,后来发展为多元线列探测器。

多元线列探测器先后扫过(串扫)同一目标时,它输出的信噪比可比单元探测器高n(开平方)倍,n为元数。如果多元线列探测器平行扫过(平扫)目标时,则可获得目标辐射的一维分布。

以线列探测器为基础的红外探测系统,大都安装在飞机或卫星遥感平台上,平台的前进运动垂直于线列作为第二维时,就可得到目标辐射的分布图像。现在,红外探测器已从多元发展到焦平面阵列,相应的系统已实现了从点探测到目标热成像的飞跃。

红外热成像仪是一种最有发展前途的设备,代表着夜视器材的发展方向,它用焦平面阵列取代了光机扫描结构。目前,长波碲镉汞(HgCdTe)探测器面阵已达640״80元,焦平面阵列探测器的实验室水平已达256ײ56元,预计到2000年可达到百万元。

2.红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外。早期的红外探测器通常工作在近红外。

随着红外技术的发展,红外探测器的工作波段已扩展到中红外和远红外,例如,美国国防高级研究计划局提出了一项超波谱地雷探测计划,目的是为了提供一种安全有效地探测地雷的方法。该计划采用空间调制成像傅。

2.红外传感器发展历史

传感器的发展史及新型传感器的发展方向 今天,信息技术对社会发展信、科学进步起到了决定性的作用。

现在信息技术的基础包括信息采集、信息传输与信息处理,而信息的采集离不开传感器技术。所以说传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础,是现代科技的开路先锋, 最后美国开始不要 第二段 近年来,传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。

新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造,而且可导致建立新型工业,是21世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如上述EJX变送器)。

微电子机械加工技术,包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIGA技术(X光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和微型封装技术等。 MEMS的发展,把传感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。

传感器的检测仪表,在微电子技术基础上,内置微处理器,或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D或D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。(注:MEMS技术还完成了微电动机或执行器等产品,将另作文介绍)网络化方面,目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网),这要按各行业的特点,选择其中的一种或多种,近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS-Interbus、TCP/IP等。

除MEMS外,新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术,如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型量子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能传感器、模糊传感器、多功能传感器等。 多传感器数据融合技术正在形成热点,它形成于20世纪80年代,它不同于一般信号处理,也不同于单个或多个传感器的监测和测量,而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。

有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高,在信息获取基础上,多种功能进一步集成以致于融合,这是必然的趋势,多传感器数据融合技术也促进了传感器技术的发展。 多传感器数据融合的定义概括:把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合,采用计算机技术对其进行分析,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,加以互补,降低其不确实性,获得被测对象的一致性解释与描述,从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性,使系统获得更充分的信息。

其信息融合在不同信息层次上出现,包括数据层(像素层)融合、特征层融合、决策层(证据层)融合。由于它比单一传感器信息有如下优点,即容错性、互补性、实时性、经济性,所以逐步得到推广应用。

应用领域除军事外,已适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。 我国传感器产业要适应技术潮流,向国内外两个市场相结合的国际化方向发展,让传感器和检测仪表抓住信息化的发展机遇。

温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。根据美国仪器学会的调查,1990年,温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。

从17世纪初伽利略发明温度计开始,人们开始利用温度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的,这就是后来的热电偶传感器。

五十年以后,另一位德国人西门子发明了铂电阻温度计。在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。

与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。 传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。

人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。 传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。

人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。而现代们学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。

随着科技的发展,传感器也在不断的更新发展。 1、开发新型传感器 新型传感器,大致应包括:①采用新原理;②填补传感器空白;③仿生传感器等诸方面。

它们之间是互相联系的。传感器的工作机理是基于各种效应和定律,由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料,并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件,这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。

结构型传感器发展得较早,目前日趋成熟。结构型传感器,一般说它的结构复杂,体积偏大,价格偏高。

物性型传感器大致与之相反,具有不少诱人的优点,加之过去发展也不够。世界各国都在物性型传感器方面投入大量人力、物力加强研究,从而使它成为一个值得注意的发展动向。

其中利用量子力学诸效应研制的低灵敏阈传感器,用来检测微弱的信号,是发展新动向之一。 2、集成化、多功能化、智能化 传。

3.红外通信在国内外的发展现状

由于室内无线光通信所具有的灵活、便捷及高速等特性,在国外,如美

国,日本等国家,许多研究所和企业长期进行该领域的研究,并陆续有产品

从实验室走向商用。

自从1979年IBM公司的F.R.Gfeller发表了较有影响的关于红外通信设

计与实验的论文以来,有许多学者在进行红外无线通信的研究。美国加州

伯克利大学电子工程和计算机科学系在IBM和HP公司的资助下进行了红外

无线通信的研究。以J.R.Barry和M.Kaim为首的一批研究人员对室内无线红

外光的漫射光通信取得了一定的成果。但其更进一步资料较为保密。

美国圣地亚哥AstroTerra公司,已做出可以在3km、skxlz、sklll,速率高

达155Mbps、622Mbps、2.SGbpS的点对点产品研究及实验,并在洛杉矶、拉

斯维加斯、圣地亚哥等地作了外场实验圈。

Daniell等人研究了采用手持终端的无线红外厂区网络。该网络采用蜂窝

结构,所有的红外Cell与高速光纤骨干网相连。骨二二网上接有IsDN PABX。

红外手持终端有两种类型:(l)普通型:含标准的甩话业务及少量的数据业

务,用于移动的手持终端;(2)高性能型:具有内置处理能力,使传感器的

数据速率降低至与红外信道兼容,可用于与高速数据设备接口。红外信道采

用的协议类似ISDN协议,每个红外Cell的信道速率为标准ISDN速率:

日本邮政省则组织了“强红外无线光通信技术’用于计算机、多媒体终

端及移动通信中的联网计划,并早就在城市大楼间取得了应用。

以色列许多公司参与了国际市场竞争,有的产品已打入中国市场。而在

国内还没有相关的报道。

除此之外,北京大学电子学系焦秉立教授主持开发的项目:新一代计算

机红外线通讯网络,得到了国家创新基金的支持和有关公司资金的投入。项

目的总体目标是实现以红外扩频为基本技术的室内红外通信网络的设计,使

带有红外接口的通用设备,如:便携电脑,打印机,照相机等可以灵活地以

无线方式入网络,并接收和发送信息。现己开发成功公共场所的网络服务系

统,室内会议网络系统开发工作将于近期完成,另夕、,可提高红外通信距离

的扩频调制技术及网络系统也处于研制中。

由以上可知,作为有线通信的有力补充,室内无线光通信受到越来越大

的重视。展望未来,其必将以自身独特的优势在数据通信领域中占据重要一

席。因此,对室内无线光通信系统进行研究和.分析将是一件很有意义的工作。

随着PDA、便携PC等数据终端及多媒体终端的广泛应用,要求传统局域网

由有线转为无线发展,个人通信的兴起进一步促进了无线局域网的发展。从

红外通信的应用来看,其单工方式的红外遥控技术己经广泛应用于家用电器

中,目前的新应用领域主要是双工方式,将来还会发展到全双工方式。由于

红外无频带使用上的限制,其分布式视频应用也将取得成功。随着B一ISDN

的普及,高速红外无线通信技术将会得到更广泛的应用。

世界各国越来越重视无线光通信,并投入了大量的人力和物力进行研究

开发,研究在室内漫射局域网通信的码率以及误码率,在国外己经有一定成

果,但在技术上还处在保密阶段,关键技术还不为所知。为了以后不在技术

上受制于人,我们必须对红外室内红外通信进行研究,本文就在这个基础上,

主要研究红外室内漫射信道,研究不同的编码调制技术以及采用均衡技术的

系统技能,论证了不同编码调制技术对抑制码间干扰的效果。

4.人类使用红外线的历史

神通广大的红外线红外线是一种人的肉眼看不见的光线,最近二三十年来,初露头角的红外技术,在各个领域里获得了广泛的应用。

开始应用到生产上,并形成了一门崭新的技术—红外技术。 1800年,英国科学家海谢尔做了一个实验,他把阳光分成彩色光带以后,用温度计来测量各种光的温度,发现了一个奇怪的现象:靠近太阳光深红色光外的不可见部分,温度竟比红光还高。

这是一个意外的发现。因为以前只知道太阳光有七色,至于在七色之外的黑暗中还存在着什么物质,是不清楚的。

于是,海谢尔设想在太阳的辐射中,除了可见光以外,一定还包含着一种人的肉眼看不见的辐射。后来经过实验证明:这种辐射还存在于其他物体发出的辐射中。

当时,人们就称它为“不可见辐射”。由于这种“不可见辐射”是在红光的外边发现的,所以,后来就称它为红外辐射,又叫它红外线。

1887年,人们在实验室中成功地产生了红外线,使人们认识到:可见光、红外线和无线电波在本质上都是一样的。到了20世纪,由于生产实践的需要,推动了各项新技术的发展,红外科学也从实验室走出来,开始应用到生产上,并形成了一门崭新的技术—红外技术。

最近二三十年来,初露头角的红外技术,在各个领域里获得了广泛的应用。红外线比红光具有更大的热作用,穿透能力也很强,用它来烘干东西既快又好。

因此人们常常利用它来干燥飞机、轮船和汽车的油漆。过去,自然干燥常常使油漆物的表面形成一个硬壳,里面的湿气散发不出去,形成一个气泡,影响油漆质量。

利用红外线干燥油漆,就没有这个弊病了。红外线穿透能力很强,可以利用它来染合成纤维织物。

比如,红外线高温渗透到锦纶织物内部以后,会使锦纶织物的结构发生变化,使得颜料很容易进到纤维内部,把颜料固定在织物上,并把它烘干。这样,人们就能利用红外线把锦纶织物染成各种鲜艳的颜色。

红外线是一种人的肉眼看不见的光线,可以利用它组成一道看不见的防线。为了做好仓库的防护工作,可以借助于反光镜,将红外线巧妙地围着仓库绕一圈,然后投射到一只能感受红外线照射的光电管上,让光电管发出电流来。

把反光镜、光电管等很好地隐蔽起来,组成一道难以察觉的防线。如果有人敢于向仓库侵犯,它就会遮断了红外线,红外线一旦被遮断光电管就停止了工作,连接在光电管身上的一个开关立刻关闭,警报电铃就会响起来。

不久前,科技人员研制成功一种叫做热释电摄像机的仪器,也就是红外电视。可以利用它来探测火源,检查火灾隐患,对火灾进行监视,并能及时发出警报,被人们誉为“监视火情的哨兵”。

由于红外电视摄像机,是依靠被摄物体发出的红外线来摄像的,被摄物体的温度越高,发出的红外线越强,拍摄成的图像也就越清晰。所以,红外电视能不受烟雾、阴云和风雨等阻隔,非常灵敏地对各种火情进行检查,把火灾扑灭在刚刚露头的时候。

红外电视摄像机,再配置上火灾识别器、自动跟踪系统,搜索机构和望远镜,便构成了一种新型的城市火情自动监控系统。它可以自动搜索和发现五、六公里远处2~3平方米那么大小的火源,并能自动跟踪和报警。

这样,就可以实现消防指挥调度自动化,为及时发现火灾,消灭火灾,提供了现代化的技术手段。红外电视,还在工业上用于暗室操作的监控,无损伤,自然资源的热勘探;在农业上用于探测森林、牧场的火情;交通上用于透雾导航等。

红外电视还是个“夜光眼”呢!它可以在一片漆黑的情况下,对敌人的阵地、军事设施进行有效地侦察,即使隐蔽得十分巧妙的敌人潜伏哨,也逃不脱它的敏锐的火眼金睛;也可以用在边防哨所上,对某一特定地区实行监视;还可以“透”过雪层,“看”到躲在雪底下的敌人。还有一种红外显微镜。

一提起显微镜,人们往往认为这是一种用来放大微小物体的仪器。其实,它却是一种用作测量温度的仪器。

不过,它与一般的温度测量仪不同,可以用来测量十分微小的点上的温度。微小的点上的温度,虽然也可以用半导体点温计来测量,但由于它在测量时要与物体表面直接接触,很容易影响被测点的物理化学性质;如果用红外显微镜来测量,不仅可以克服这些缺点,而且比半导体点温计精确得多。

红外技术,虽然是初露锋芒,但我们深信,伴随着科学技术的不断发展,它必将为我们做出许多可以预料得到乃至预料不到的奇妙的事情来。红外线亦称“红外光”。

在电磁波谱中,波长介于红光和微波间的电磁辐射。在可见光的范围以外,波长比红光要长,有显着的热效应,可以用温差电偶、光敏电阻等仪器来测量,波长在0.77~3微米为近红外区;3~30微米为中红外区;30~1000微米为远红外区。

红外线容易被物体吸收,转化为物体的内能;在通过云雾等充满悬浮粒子的物质时,不易发生散射,具有较强的穿透能力,红外线应用很广,可用以焙制食品、烘干油漆以及进行医疗等。物质对红外线的吸收光谱对研究物质的分子结构、化学分析及化学工业上的控制有重要意义。

军事上常用红外探测器来探测目标,以及红外通信等。【红外线电视】利用被摄景物本身的热辐射或反射的红外线来进行电影摄像和显示的。

5.人类使用红外线的历史

神通广大的红外线红外线是一种人的肉眼看不见的光线,最近二三十年来,初露头角的红外技术,在各个领域里获得了广泛的应用。

开始应用到生产上,并形成了一门崭新的技术—红外技术。 1800年,英国科学家海谢尔做了一个实验,他把阳光分成彩色光带以后,用温度计来测量各种光的温度,发现了一个奇怪的现象:靠近太阳光深红色光外的不可见部分,温度竟比红光还高。

这是一个意外的发现。因为以前只知道太阳光有七色,至于在七色之外的黑暗中还存在着什么物质,是不清楚的。

于是,海谢尔设想在太阳的辐射中,除了可见光以外,一定还包含着一种人的肉眼看不见的辐射。后来经过实验证明:这种辐射还存在于其他物体发出的辐射中。

当时,人们就称它为“不可见辐射”。由于这种“不可见辐射”是在红光的外边发现的,所以,后来就称它为红外辐射,又叫它红外线。

1887年,人们在实验室中成功地产生了红外线,使人们认识到:可见光、红外线和无线电波在本质上都是一样的。到了20世纪,由于生产实践的需要,推动了各项新技术的发展,红外科学也从实验室走出来,开始应用到生产上,并形成了一门崭新的技术—红外技术。

最近二三十年来,初露头角的红外技术,在各个领域里获得了广泛的应用。红外线比红光具有更大的热作用,穿透能力也很强,用它来烘干东西既快又好。

因此人们常常利用它来干燥飞机、轮船和汽车的油漆。过去,自然干燥常常使油漆物的表面形成一个硬壳,里面的湿气散发不出去,形成一个气泡,影响油漆质量。

利用红外线干燥油漆,就没有这个弊病了。红外线穿透能力很强,可以利用它来染合成纤维织物。

比如,红外线高温渗透到锦纶织物内部以后,会使锦纶织物的结构发生变化,使得颜料很容易进到纤维内部,把颜料固定在织物上,并把它烘干。这样,人们就能利用红外线把锦纶织物染成各种鲜艳的颜色。

红外线是一种人的肉眼看不见的光线,可以利用它组成一道看不见的防线。为了做好仓库的防护工作,可以借助于反光镜,将红外线巧妙地围着仓库绕一圈,然后投射到一只能感受红外线照射的光电管上,让光电管发出电流来。

把反光镜、光电管等很好地隐蔽起来,组成一道难以察觉的防线。如果有人敢于向仓库侵犯,它就会遮断了红外线,红外线一旦被遮断光电管就停止了工作,连接在光电管身上的一个开关立刻关闭,警报电铃就会响起来。

不久前,科技人员研制成功一种叫做热释电摄像机的仪器,也就是红外电视。可以利用它来探测火源,检查火灾隐患,对火灾进行监视,并能及时发出警报,被人们誉为“监视火情的哨兵”。

由于红外电视摄像机,是依靠被摄物体发出的红外线来摄像的,被摄物体的温度越高,发出的红外线越强,拍摄成的图像也就越清晰。所以,红外电视能不受烟雾、阴云和风雨等阻隔,非常灵敏地对各种火情进行检查,把火灾扑灭在刚刚露头的时候。

红外电视摄像机,再配置上火灾识别器、自动跟踪系统,搜索机构和望远镜,便构成了一种新型的城市火情自动监控系统。它可以自动搜索和发现五、六公里远处2~3平方米那么大小的火源,并能自动跟踪和报警。

这样,就可以实现消防指挥调度自动化,为及时发现火灾,消灭火灾,提供了现代化的技术手段。红外电视,还在工业上用于暗室操作的监控,无损伤,自然资源的热勘探;在农业上用于探测森林、牧场的火情;交通上用于透雾导航等。

红外电视还是个“夜光眼”呢!它可以在一片漆黑的情况下,对敌人的阵地、军事设施进行有效地侦察,即使隐蔽得十分巧妙的敌人潜伏哨,也逃不脱它的敏锐的火眼金睛;也可以用在边防哨所上,对某一特定地区实行监视;还可以“透”过雪层,“看”到躲在雪底下的敌人。还有一种红外显微镜。

一提起显微镜,人们往往认为这是一种用来放大微小物体的仪器。其实,它却是一种用作测量温度的仪器。

不过,它与一般的温度测量仪不同,可以用来测量十分微小的点上的温度。微小的点上的温度,虽然也可以用半导体点温计来测量,但由于它在测量时要与物体表面直接接触,很容易影响被测点的物理化学性质;如果用红外显微镜来测量,不仅可以克服这些缺点,而且比半导体点温计精确得多。

红外技术,虽然是初露锋芒,但我们深信,伴随着科学技术的不断发展,它必将为我们做出许多可以预料得到乃至预料不到的奇妙的事情来。红外线亦称“红外光”。

在电磁波谱中,波长介于红光和微波间的电磁辐射。在可见光的范围以外,波长比红光要长,有显着的热效应,可以用温差电偶、光敏电阻等仪器来测量,波长在0.77~3微米为近红外区;3~30微米为中红外区;30~1000微米为远红外区。

红外线容易被物体吸收,转化为物体的内能;在通过云雾等充满悬浮粒子的物质时,不易发生散射,具有较强的穿透能力,红外线应用很广,可用以焙制食品、烘干油漆以及进行医疗等。物质对红外线的吸收光谱对研究物质的分子结构、化学分析及化学工业上的控制有重要意义。

军事上常用红外探测器来探测目标,以及红外通信等。【红外线电视】利用被摄景物本身的热辐射或反射的红外线来进行电影摄像。

6.红外热像仪的发展历程

“红外线”一词源于“past red”,是超出红色之外的意思,表示该波长在电磁辐射频谱中所处的位置。

“thermography”一词是采用同根词生成的,意思是“温度图像”。热成像的起源归功于德国天文学家 Sir William Herschel,他在 1800 年使用太阳光做了一些实验。

Herschel 让太阳光穿过一个棱镜并在各种颜色处放置温度计,利用灵敏的水银温度计测量每种颜色的温度,结果发现了红外辐射。Herschel 发现,当越过红色光线进入他称为“暗红热”区域时,温度便会升高。

“暗红热”即是现在人们所说的红外热能,处于被称为电磁辐射的电磁波频谱区域。二十年后,德国物理学家 Thomas Seebeck 发现了温差电效应。

在该发现的基础上,意大利物理学家 Leopoldo Nobili 于 1829 年发明了热量倍增器(即早期版本的热电偶)。这种简单的接触式设备的工作原理是两个异种金属之间的电压差会随着温度的变化而变化。

过了不久,Nobili 的合作伙伴 Macedonio Melloni 把热量倍增器改进为热电堆(以串联方式安装热量倍增器)并将热辐射集于热电堆上,这样,他可以检测到 9.1 米(33 英尺)远处的人类体热。1880 年,美国天文学家 Samuel Langley 使用辐射热检测仪探测到 304 米(1000 英尺)以外的牛的体热。

辐射热检测仪测量的不是电压差异,而是与温度变化有关的电阻变化。Sir William Herschel 的儿子 Sir John Herschel 于 1840 年使用名为“蒸发成像仪”的设备制作出第一幅红外图像。

热图像是薄油膜的蒸发量差异形成的,可以借助油膜上反射出的光线进行查看。热像仪是一种无需与设备直接接触便可检测出红外波长频谱中的热图案的设备。

早期型号的热像仪称为“光导探测器”。从 1916 年至 1918 年,美国发明家 Theodore Case 利用光导探测器做实验,通过与光子(而不是热能)直接交互作用产生信号,最终发明了速度更快、更灵敏的光导探测器。

20 世纪四十年代和五十年代期间,为了满足日益增长的军事应用领域的需求,热成像技术不断演变,取得了长足的发展。德国科学家发现,通过冷却光导探测器可以提高整体性能。

直到 20 世纪六十年代,热成像技术才被用于非军事应用领域。虽然早期的热成像系统很笨重、数据采集速度缓慢而且分辨率不佳,但它们还是被用于工业应用领域,例如检查大型输配电系统。

20 世纪七十年代,军事应用领域的持续发展造就了第一个便携式系统。该系统可用于建筑诊断和材料无损测试等应用领域。

20 世纪七十年代的热成像系统结实耐用而且非常可靠,但与现代热像仪相比,它们的图像质量不佳。到 20 世纪八十年代初期,热成像技术已广泛应用于医疗、主流行业以及建筑检查领域。

经过校准后,热成像系统可以制作完全的辐射图像,这样便可测量该图像中任意位置的辐射温度。辐射图像是指包含图像内各点处的温度测量计算值的热图像。

安全可靠的热像仪冷却器经过改进,取代了沿用已久的用于冷却热像仪的压缩气或液化气。此外,人们还开发并大量生产了成本较低、基于管道的热电光导摄像管 (PEV) 热成像系统。

虽然不能进行辐射测量,但 PEV 热成像系统轻巧灵便、携带方便,而且无需冷却便可操作。20 世纪八十年代后期,一种称为焦平面阵列 (FPA) 的新设备从军事应用领域转移至商业市场。

焦平面阵列 (FPA) 是一种图像传感设备,由位于镜头焦平面处的红外传感探测器的阵列(通常为矩形)组成。这大大改进了原始的扫描式探测器,从而提高了图像质量和空间分辨率。

现代热像仪上的典型阵列的像素范围为:16 * 16 至 640 * 480。从这个角度来说,像素是可以检测红外能量的 FPA 的最小独立元素。

对于特殊应用场合,阵列的像素可以达到 1000 * 1000 以上。第一个数字代表每个垂直列中的像素数,第二个数字代表屏幕上显示的行数。

例如,160 * 120 阵列的总像素为 19,200 (160 像素 * 120 像素 = 19,200 总像素)。自 2000 年以来,使用多个探测器的 FPA 技术的发展不断加快。

长波热像仪用于检测 8 μm 至 15 μm 波长范围内的红外能量。微米 (μm) 是一个长度测量单位,等于 1 毫米(0.001 米)的千分之一。

中波热像仪用于检测 2.5 μm 至6 μm 波长范围内的红外能量。长波和中波热成像系统均提供全面的辐射型号,图像融合度和热灵敏度通常为 0.03SDgrC (0.054SDgrF) 或更低。

这些系统的成本在过去十年间降低了十倍以上,但质量得到了大幅度提升。此外,用于图像处理的计算机软件的应用也有了显着的发展。

现在,几乎所有商业类型的红外系统均使用软件来协助分析和撰写报告。报告可快速生成并在互联网上以电子形式发,或以一种常见格式(例如 PDF)保存,而且还可以刻录在多种数字存储设备上。

7.通信技术发展历程

无线移动通信技术快速发展历程和趋向(张煦) [摘要] 本文内容分三部分:首先说明无线移动通信与有线固定通信一同快速发展的趋势;然后 着重讲述无线动通信蜂窝网从模拟至数字和即将进入第三代系统的快速发展历程和今后趋向; 最后简单说明无线卫星通信微波通信也要加快步伐继续向前发展,以发挥重要作用。

[ 关键词]无线通信;移动通信;蜂窝网;卫星通信 1无线移动通信与有线固定通信一同发展 人们常把有线固定通信和无线移动通信作为信息基础结构(NII/GII)的两大组成部分。近 年来它们都以明显的快速步伐向前推进,而且进入新世纪后将更加快速发展,为兴旺的信息时代 作出贡献。

传统的有线固定通信网是“公用交换电话网”PSTN(Public Switched Telephone Network),长期来一直保持平稳扩大建设,促使人们普遍装用固定终端的电话机。但是,自90 年代中期起,国际互联网Inter兴起,使全世界的传统通信网受到前所未有的巨大冲击。

广大 的通信用户开始普遍装用计算机,数据通信的业务量每年急剧上涨,其增长率远远超过传统电话 的每年增长率。按照这样的势头,进入新世纪后的五年左右,全世界的数据信息业务量总数将追 上电话信息业务量总数,而且以后超过的越来越多。

因此未来的通信传送网将是以数据信息为重 点的分组交换网(Packet Switching),并且承担电话通信的传送,不再利用原有的电路交换 ( Circuit Switching),但仍保证电话特有的业务质量(QoS)指标。随着计算机技术改进和 功能加多,数据通信将延伸至包含音频、视频信息配合的多媒体通信。

这样,未来的有线固定通 信网,将能承担所有信息业务传送的统一通信网,必将是大容量通信网。 无线移动通信网主要是各地城市的蜂窝网(Cellul Network),每一城市分成若干个蜂窝 区, 每区中心设置无线电基台(Base Station),区内所有移动终端和个人无线手机各与基台直接经 由无线线路连通,称为无线接入(Wireless Access)。

移动通信原来是只通移动电话,近来也 和有线网一样,容许移动用户于需要时接上Inter,传送数据信息,并且随着计算机的改进, 将来也要传送包含音频、视频信息配合的多媒体通信。移动终端经过无线接入基台又经由基台连 往移动通信交换中心MSC(Mobile-munication Switching Center),除了由无线线路连往 同 一蜂窝网的其它无线电基台外,还连往有线固定通信网的城市交换局。

这意味着,无线移动通信 网要与有城固定通信网相连接。移动终端和个人便携手机如欲与同一蜂窝区或同一城市的移动终 端或个人手机直接相互通信,当然可由无线移动通信网来接通。

但无线移动通信网仅限于本城市 的蜂窝网,不同城市的蜂窝网仍需由全国性的有线固定通信网来接通。任一无线移动手机如欲实 现国内或国际通信,必须经过无线接入,然后由有城固定网接通。

由此可见,有线固定通信网既 承担所有由有线接入的各种各样通信业务,包括原来PSTN用户所需的通信业务,又要承担无线接 入的各种通信业务,所以,固定网的通信业务量总数特大,而且逐年加大,在设计未来的全国有 线固定通信网时,必然要精细测算,考虑大容量而且逐年增加容量的趋势。这就要求传输线路和 通信网内部设备都能方便地按需要加大容量。

鉴于过去数字通信网使用的时分多路TDM虽然作出很大贡献,数字体系从PDH进化为SDH,但 其最高数字速率已难于再提高,因而成为通信网继续加大容量的“电子瓶颈”。可幸,光纤作为 传输线路具有巨大的潜在容量可以发掘利用。

而且,从90年代中期起,波分多路/密集波分多路 ( WDM/DWDM)在光纤线路上投入商用,显示出无比优越性。于是,有线通信网中的干线几乎全 部采用光纤并装上波分多路系统,而通信网本身内部,为了便于未来扩大容量,已开始考虑从电 网进化为光网(optical working),采用以WDM为基的各种光器件/组件,以实现波长路由 和交换等功能,从而可以进一步加大网的容量能力。

对于使用电话通信的人们,虽然过去安装的固定终端电话机运行可靠,但与近年推广的便携 无线手机相比,用户觉得各自随身携带一部手机,一个号码,随时随地可以拨打电话找到对方立 即通话,比过去固定终端灵活方便得多。所以近年来移动通信手机的销售量剧增。

国际上推测, 不到2010年,全世界用户拥有移动无线手机总数将与装置固定电话终端机总数相等,而且用户需 要呼叫电话时,更乐于使用手机。现在无线移动通信网不仅提供通电话,还在设法让便携计算机 互通数据信息甚至多媒体通信,仅仅因为无线电频谱资源毕竟有限,无线移动通信能够提供每路 信号的频带宽度没有象有线固定通信那样宽裕。

所以,在用户需用带宽很大的通信业务的情形, 例如用户上网需要Inter/WWW长时间提供特别大量数据信息,或者用户需’要在家里收看特定 的高质量文娱电视节目或电影片时利用“点播电视/电影”VOD/MOD业务,就有必要利用“有线 接入”。 概括地说,进入新世纪不到十年,对通信业务的发展有两个极其重要的预测:一是大约2005 年全世界。

8.红外测温技术跟红外技术有什么关系

你这个问题太大了。

红外技术是研究红外辐射的产生及传播、如何转换、如何测量、如何应用到实际问题的一门技术学科,其实质又是光学研究的一个分支。主要常见的有红外通信、红外导引(导弹的红外导引头等)、红外遥感遥测、红外光谱分析(如红外碳硫分析等)、红外测温、红外热成像、带测温的红外成像、红外测速等。可以部分参见百度内容:/view/39191.,中间也有一部分其发展史。

红外测温技术是红外技术的一个分支,主要研究如何应用红外技术到温度测量,涉及到光学、机械、电气,是光机电一体化产品。目前来看,红外测温技术包含5个方面:

1) 红外探测器,含单元红外探测器、多元红外探测器、红外阵列探测器; 是红外技术也是红外测温技术的核心部件;

2) 常见的红外测温仪,测量1个点的温度,这个点是光学意义上的点,俗称光斑;

3) 红外扫描热像仪或红外扫描测温仪,测量1条线上的温度分布,由多条温度测量线组成整个物体的热图像,对整个物体的外形温度分布获得一个基本轮廓,这二者的不同参见/bbs/Show.Asp?ID=188;

4) 红外热成像仪,测量1个面的温度分布,直接获取物体的二维热图像;

5)黑体炉,又称红外标定源、黑体辐射炉、黑体辐射源,用于1)~4)的红外温度产品的标定。

你可以从德国DIAS红外公司的产品中找到上述任何一款你需要的产品,德国DIAS红外公司的网站: , 中文网站: ,总代理和中国代表处:上海皇龙自动化工程有限公司 。

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