红外传感器应用：气体分析仪、热成像仪与军事制导

红外传感器应用：气体分析仪、热成像仪与军事制导

本文档是《辐射与波式传感器》第10章中关于红外传感器应用的部分，详细介绍了三种典型应用：红外线气体分析仪、红外热成像仪以及红外制导与导弹防御系统。

红外线气体分析仪

红外线气体分析仪利用气体对红外线的选择性吸收特性来测量气体浓度。其物理基础是朗伯-贝尔定律，描述辐射强度随吸收介质浓度和厚度呈指数衰减的规律。

工作原理

仪器设有测量室和参比室。测量室中含有被分析气体，对特定波长红外线有较强吸收；参比室中的气体（如N₂、O₂、H₂、He、Ne、Ar等）不吸收红外线。两束红外线经反射和切光后分别射入两室，由于吸收差异导致两室内压力不同，使薄膜电容的极板间距改变，引起电容量变化，从而反映被测气体浓度。

应用领域

广泛用于大气及污染检测、燃烧过程、石油及化工过程、煤炭及焦炭生产过程等工业气体检测。

红外热成像仪

红外热成像仪将物体表面温度分布转换为人眼可见的图像，以不同颜色显示温度分布。其工作原理是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接收被测目标的红外辐射能量分布图形，经探测器转换为电信号，放大处理后显示为热像图。

辅助措施

由于热像图信号弱、缺乏层次和立体感，常采用图像亮度/对比度控制、实标校正、伪色彩描绘等辅助措施增强实用功能。

应用领域

从军用高科技产品扩展到工业和民用市场，如建筑物空鼓/缺陷检测、消防火源查找等。

红外制导与导弹防御

红外制导利用目标自身热辐射获取制导信息，分为红外点源制导和红外成像制导两类。红外技术在导弹防御中同样关键，美国“国家支援计划（DSP）”部署了五颗预警卫星，主要装备红外望远镜；“天基红外系统（SB-IRS）”正在研制部署，可探测核试验、洲际导弹、潜射导弹、中短程战术导弹等。