Инфракрасное зрение - это способность биологических или искусственных систем обнаруживать инфракрасное излучение . Термины теплового видения и термическое формирование изображений , [1] [2] , также широко используется в данном контексте , поскольку ИК - излучение от тела непосредственно связаны с их температурами: горячее объекты излучает больше энергии в инфракрасном спектре , чем более холодных из них.
Человеческое тело, а также многие движущиеся или статические объекты, представляющие военный или гражданский интерес, обычно теплее окружающей среды. Поскольку более горячие объекты излучают больше инфракрасной энергии, чем более холодные, их относительно легко идентифицировать с помощью инфракрасного детектора днем или ночью. Следовательно, термин « ночное видение» также используется (иногда неправильно ) вместо «инфракрасного видения», поскольку одной из первоначальных целей при разработке систем такого типа было обнаружение целей противника в ночное время. [3] Тем не менее, ночное видение касается способности видеть в темноте, хотя и не обязательно в инфракрасном спектре . Фактически оборудование ночного видения может быть изготовлено по одной из двух технологий:[4] усилители света или инфракрасное зрение. Первая технология использует фотокатод для преобразования света (в видимой или ближней инфракрасной частях электромагнитного спектра) в электроны, усиления сигнала и преобразования его обратно в фотоны. С другой стороны, инфракрасное зрение использует инфракрасный детектор, работающий на средних или длинных волнах (невидимых для человеческого глаза), чтобы улавливать тепло, излучаемое объектом.
Инфракрасный спектр
На рисунке изображен весь электромагнитный спектр с выделением инфракрасной части, расположенной между видимым и радиоволнами. ИК-спектр можно разделить на 5 областей, хотя это определение несколько произвольно и отличается от одного автора к другому. [5] [6] [7] [8] Представленное здесь подразделение основано на комбинации окон атмосферного пропускания, то есть диапазонов длин волн, в которых инфракрасное излучение лучше проходит через атмосферу, материалов детектора, используемых для создания инфракрасного излучения. датчики и основные приложения. Таким образом, диапазон ближнего инфракрасного (NIR) диапазона в основном используется в волоконно-оптических системах связи, поскольку диоксид кремния (SiO 2 ) обеспечивает среду с низкими затухающими потерями для инфракрасного излучения, в то время как диапазон коротковолнового инфракрасного диапазона (SWIR) позволяет работать в длинном диапазоне дистанционная связь (дистанционное зондирование) с использованием комбинации детекторных материалов. Средневолновый инфракрасный (MWIR) и длинноволновый инфракрасный (LWIR) диапазоны находят применение в инфракрасной термографии для военных или гражданских приложений, например, для идентификации сигнатуры цели, наблюдения, неразрушающей оценки и т. Д. Используется очень длинноволновый инфракрасный диапазон (VLWIR). в спектроскопии и астрономии.
Полоса MWIR предпочтительна при осмотре объектов с высокой температурой, а полоса LWIR - при работе с объектами, близкими к комнатной. Другими важными критериями выбора диапазона являются: [9] рабочее расстояние, работа в помещении и на улице, температура и коэффициент излучения исследуемых тел. Например, длинные волны (LWIR) предпочтительны для работы на открытом воздухе, поскольку они меньше подвержены влиянию солнечного излучения. Камеры LWIR обычно представляют собой неохлаждаемые системы, в которых используются микроболометры с матрицей в фокальной плоскости, обычно используемые в промышленных ИК-приложениях, хотя также существуют охлаждаемые камеры LWIR, в которых используются детекторы теллура ртути и кадмия (MCT). Напротив, для большинства камер MWIR требуется охлаждение с использованием жидкого азота или охладителя цикла Стирлинга. [10] Охлаждение примерно до –196 ° C (77 K) обеспечивает отличное тепловое разрешение, но может ограничить диапазон приложений контролируемой средой.
Приложения
Инфракрасное видение широко используется военными для ночного видения , навигации , наблюдения и целеуказания . В течение многих лет он медленно развивался из-за высокой стоимости оборудования и низкого качества доступных изображений. Однако со времени разработки первых коммерческих инфракрасных камер во второй половине 1960-х годов доступность новых поколений инфракрасных камер в сочетании с растущей мощностью компьютеров обеспечивает захватывающие новые гражданские (и военные) приложения, и это лишь некоторые из них: [ 11] здания и инфраструктура, [12] произведения искусства, [13] аэрокосмические компоненты [14] и процессы, техническое обслуживание [15], обнаружение и определение характеристик дефектов, правоохранительные органы, наблюдение и общественные службы, медицинское и ветеринарное тепловидение. Электронный метод, использующий инфракрасное зрение для «наблюдения» тепловой энергии, для отслеживания температуры и тепловых структур, называется инфракрасной термографией.
14 февраля 2013 года исследователи разработали нейронный имплант, который дает крысам способность ощущать инфракрасный свет, который впервые дает живым существам новые способности, вместо того, чтобы просто заменять или увеличивать существующие способности. [16]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "тепловизионный" Всемирный английский словарь Encarta [Североамериканское издание] © & (P) 2007 Корпорация Microsoft. 17 апреля 2008 г., Encarta. Архивировано 1 ноября 2009 г.на WebCite . Архивировано 1 ноября 2009 года.
- ^ "тепловидение" Cambridge University Press 2008. 17 апреля 2008 г., Кембридж .
- ^ "танк". Британская энциклопедия . 2008. Британская энциклопедия онлайн. 17 апреля 2008 г., Британика .
- ^ "Как работает ночное видение" Howstuffworks. 17 апреля 2008 г., HowStuffWorks .
- ^ Hudson RD 1969, Разработка инфракрасных систем , John Wiley & Sons Inc., США.
- ^ Пиотровский J. и Rogalski A. 2004, «Неохлаждаемое Длинные волны инфракрасного фотонные детекторы», ИК - Phys. Technol. , 46: 115–131.
- ^ Rogalski A. и Chrzanowski K. 2002, "Инфракрасные устройства и методы", Предоставленная статья: Обзор оптоэлектроники , 10 (2): 111–136.
- ^ Ruddock W. 2004, «Инфракрасная визуализация и операция на открытом сердце», с сайта InfraredThermography.com по Advanced Infrared Resources [онлайн]: доступ 28 июня 2004 г.
- ^ Maldague XP 2001, Теория и практика инфракрасной технологии для неразрушающего контроля , John Wiley & Sons, НьюЙорк
- ^ "Как двигатели Стирлинга работают" Howstuffworks. 17 апреля 2008 г., HowStuffWorks .
- ^ ndt.net
- ^ Гарзиера Р., Амабили М. и Коллини Л. "Методы мониторинга состояния конструкций исторических зданий", Proc. IV Панамериканская конференция по ОСП, [CD-ROM], Буэнос-Айрес, Аргентина, 22–27 октября 2007 г. [доступно на сайте: http://www.ndt.net/article/panndt2007/papers/141.pdf ]
- ^ Grinzato E. "контроля температуры работает здоровья искусства как человеческие существа", 16 WCNDT - Всемирная конференция по неразрушающему контролю, [CD-ROM], Монреаль (Квебек), 30 августа - 3 сентября 2004 [доступно онлайн: HTTP: / /www.ndt.net/article/wcndt2004/pdf/thermography_thermal_techniques/34_grinzato.pdf ]
- ^ Шепард С.М. "Флэш-термография аэрокосмических композитов", Proc. IV Панамериканская конференция по NDE, [CD-ROM], Буэнос-Айрес, Аргентина, 22–27 октября 2007 г. [доступно на сайте: http://www.ndt.net/article/panndt2007/papers/132.pdf ]
- ^ Авделидис Н.П., Делегу Э.Т. и Моропулу А. «Термографическое исследование для мониторинга пористого камня», 16-я Всемирная конференция по неразрушающему контролю (WCNDT), [CD-ROM], Монреаль (Квебек), 30 августа - 3 сентября 2004 г. [доступно онлайн: http://www.ndt.net/article/wcndt2004/pdf/thermography_thermal_techniques/804_avde.pdf ]
- ^ "Имплант дает крысам шестое чувство инфракрасного света" . Проводная Великобритания . 14 февраля 2013 . Проверено 14 февраля 2013 года .
Внешние ссылки
- Что такое ИК?
- Кафедра Канадских исследований в области многополярного инфракрасного зрения - MiViM