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第一章 绪论1

§1.1 红外辐射的基本知识1

1.1.1 红外线的发现和本质1

1.1.2 电磁波谱1

上篇红外技术原理与应用1

1.1.3 红外辐射特性3

§1.2 红外技术的研究与发展3

1.2.1 红外物理的研究对象3

1.2.2 红外科学技术的发展趋势4

1.2.3 红外系统的功能和特点5

§2.1 红外辐射度学基础6

2.1.1 基本辐射量6

第二章 红外技术的基本理论6

2.1.2 辐射度量与光度量之间的关系9

2.1.3 朗伯余弦定律9

2.1.4 辐射在传输媒质中的衰减11

§2.2 辐射量的计算12

2.2.1 辐射能通量的计算方法12

2.2.2 辐射量计算实例13

§2.3 红外辐射的基本定律17

2.3.1 物体的辐射与吸收——基尔霍夫定律17

2.3.2 黑体辐射的量子理论——普朗克公式18

2.3.3 黑体辐射谱的移动——维恩位移定律19

2.3.4 黑体的全辐射量——斯忒藩－玻耳兹曼定律20

2.4.1 各种简易计算方法21

§2.4 黑体辐射的计算21

2.4.2 计算实例24

2.4.3 物体的发射率26

2.4.4 目标辐射的计算程序27

参考文献28

第三章 红外辐射源29

§3.1 黑体辐射源29

3.1.1 黑体辐射源的特点29

3.1.2 黑体辐射源有效发射率的计算30

3.1.3 黑体辐射源的结构及设计要求30

3.1.4 黑体辐射源的类型和应用举例31

3.2.2 硅碳棒33

3.2.1 能斯脱灯33

§3.2 电热固体红外辐射源33

3.2.3 钨灯34

3.2.4 乳白石英加热管34

§3.3 气体放电辐射源35

3.3.1 水银灯35

3.3.2 氙灯36

3.3.3 碳弧37

§3.4 红外激光器37

3.4.1 激光的产生原理37

3.4.2 产生激光的实际方法38

3.4.3 激光器的特性和分类38

§3.5 自然红外辐射源39

3.5.1 太阳辐射40

3.5.2 地面和云层的辐射42

3.5.3 天空的辐射44

§3.6 目标红外辐射源47

3.6.1 飞机的辐射47

3.6.2 坦克的辐射49

3.6.3 火炮的辐射50

3.6.4 人体的辐射50

§3.7 红外景像投射器51

3.7.1 动态红外景像投射器的技术性能51

3.7.2 几种典型的红外景像投射器52

参考文献54

第四章 红外光学材料及光学薄膜55

§4.1 红外光学材料55

4.1.1 红外光学材料应具有的基本性能55

4.1.2 光学玻璃58

4.1.3 晶体60

4.1.4 热压多晶材料和陶瓷体65

4.1.5 塑料67

§4.2 光学薄膜69

4.2.1 单层薄膜的光学特性69

4.2.2 双层增透膜73

4.2.3 高反射膜76

§4.3 滤光片78

4.2.4 保护膜78

4.3.1 吸收滤光片79

4.3.2 干涉滤光片80

参考文献81

第五章 红外探测器概述82

§5.1 红外探测器分类82

5.1.1 热探测器82

5.1.2 光子探测器83

5.1.3 热探测器与光子探测器的性能比较85

5.1.4 单晶型光子探测器与薄膜型光子探测器的性能比较85

§5.2 红外探测器的性能参数85

5.2.1 红外探测器的工作条件86

5.2.2 红外探测器的性能参数87

§5.3 噪声源93

5.3.1 热噪声93

5.3.2 电流噪声94

5.3.3 产生－复合噪声95

5.3.4 散粒噪声96

5.3.5 背景的辐射噪声96

5.3.6 晶体管噪声98

5.3.7 变压器噪声99

§5.4 红外探测器的主要性能参数测试100

5.4.1 探测率D*的测量100

5.4.2 相对光谱响应测量106

5.4.3 响应时间测量109

5.4.4 光伏探测器零偏压结电阻测量110

5.4.5 几种单元光子探测器的性能参数图表及其说明113

参考文献115

第六章 几种常用的红外探测器116

§6.1 光电导探测器116

6.1.1 本征光电导探测器116

6.1.2 杂质光电导探测器119

6.1.3 薄膜光电导探测器121

§6.2 光伏探测器126

6.2.1 光伏探测器的一般讨论126

6.2.2 光伏探测器的两种结构127

6.2.3 光伏探测器的噪声特性128

6.2.4 光伏探测器的探测率D129

§6.3 SPRITE探测器130

6.3.1 SPRITE探测器的工作原理130

6.3.2 SPRITE探测器的响应率132

6.3.3 少数载流子的扫出效应134

§6.4 光子探测器的理论背景限探测率134

§6.5 几种单晶半导体红外探测器136

6.5.1 锑化铟（InSb）红外探测器136

6.5.2 碲镉汞（HgCdTe）红外探测器137

6.5.3 碲锡铅（PbSnTe）红外探测器137

6.5.4 锗、硅掺杂红外探测器138

§6.6 几种主要的热探测器139

6.6.1 热探测器的基本工作原理139

6.6.2 热敏电阻140

6.6.3 超导红外探测器144

6.6.4 热电偶和热电堆144

6.6.5 高莱管147

6.6.6 热释电探测器148

§6.7 其他探测器159

6.7.1 宽带InSb探测器159

6.7.2 窄带可调谐InSb探测器159

6.7.3 砷化镓（GaAs）光电导探测器160

6.7.4 点接触、肖脱基势垒和MOM二极管探测器161

6.7.5 MOS结构探测器161

6.7.6 约瑟夫逊结探测器162

6.7.7 双色和多色红外探测器163

6.7.8 异质结探测器164

6.7.9 光子牵引探测器165

6.7.10 量子阱超晶格红外探测器165

6.7.11 多元探测器及焦平面器件166

参考文献168

第七章 红外系统概述169

§7.1 红外系统的分类169

§7.2 红外光学系统170

7.2.1 红外光学系统的特点170

7.2.2 光放大系数170

7.2.3 透射式红外光学系统171

7.2.4 反射式红外光学系统173

7.2.5 反射镜－透镜组合式光学系统175

7.3.1 调制盘的功能和特点176

7.3.2 几种典型调制盘176

§7.3 调制盘176

7.3.3 扫描器的作用、种类和性能比较178

§7.4 红外探测器178

7.4.1 红外探测器的使用和选择178

7.4.2 红外探测器用制冷器180

§7.5 红外电子学182

7.5.1 前置放大器183

7.5.2 信号处理183

7.5.3 多路传输184

7.6.1 显示器的主要性能指标185

§7.6 显示装置185

7.6.2 阴极射线管（CRT）显示186

7.6.3 发光二极管（LED）显示186

7.6.4 液晶（LC）显示187

参考文献188

第八章 主动红外夜视系统189

§8.1 主动红外夜视系统的组成及工作原理189

§8.2 红外变像管190

8.2.1 红外变像管的工作原理190

8.2.2 红外变像管的光电阴极190

8.2.4 红外变像管的荧光屏193

8.2.5 红外变像管性能及其系列产品193

8.2.3 红外变像管的电子光学系统193

§8.3 红外探照灯194

8.3.1 红外探照灯的基本性能要求194

8.3.2 红外光源195

8.3.3 红外滤光片196

8.3.4 反射镜196

§8.4 主动红外夜视系统的光学系统197

§8.5 大气后向散射和选通原理197

8.5.1 大气后向散射通量的计算197

8.5.2 选通技术198

§8.6 国产主动红外夜视系统199

8.6.1 CHJ手持红外观察镜199

8.6.2 头盔式车用夜间驾驶仪200

§8.7 主动红外夜视系统的视距及其主要影响因素201

参考文献202

第九章 典型红外仪器及其应用203

§9.1 红外辐射测量技术203

9.1.1 红外辐射测量的对象203

9.1.2 红外辐射测量方法分类204

9.1.3 红外辐射测量的特点204

9.1.4 红外测量仪器的基本构成205

§9.2 红外辐射计205

9.2.1 红外辐射计的分类205

9.2.2 红外辐射计的基本组成及性能206

9.2.3 辐射量的测量207

9.2.4 红外辐射计的实际应用210

§9.3 红外测温仪212

9.3.1 三种温度定义及其与真实温度的关系212

9.3.2 红外测温仪的类别和特点213

9.3.3 红外测温仪的工作原理和组成214

9.3.4 红外测温仪的设计考虑220

9.3.5 红外测温仪的应用221

§9.4 红外水分仪224

9.4.1 水分测量方法的分类224

9.4.2 红外水分仪的工作原理和结构225

9.4.3 红外水分仪的应用230

9.5.1 主动式红外报警仪233

§9.5 红外报警仪233

9.5.2 被动式红外报警仪235

9.5.3 复合式红外报警仪239

§9.6 红外热像仪241

9.6.1 热像仪的分类242

9.6.2 单元探测器热像仪242

9.6.3 轻便型多元探测器热像仪250

9.6.4 SPRITE探测器热像仪253

9.6.5 红外焦平面热像仪256

9.6.6 热像仪的应用259

参考文献265

10.1.1 红外辐射加热技术的发展266

§10.1 概述266

第十章 红外辐射加热技术266

10.1.2 红外辐射加热机理267

10.1.3 红外辐射加热效率和节能270

§10.2 实际物体的辐射270

10.2.1 热辐射体的分类270

10.2.2 各种材料的发射率271

10.2.3 加热元件发射率的作用272

§10.3 红外辐射涂料272

10.3.1 红外辐射材料的性能273

10.3.2 实用的红外涂料275

10.4.1 红外辐射加热器的种类和特点278

§10.4 红外辐射加热器及加热系统278

10.4.2 红外加热系统280

§10.5 红外辐射加热技术的应用281

10.5.1 红外加热技术的应用领域281

10.5.2 油漆烘干282

10.5.3 木材干燥283

10.5.4 粮食烘干284

10.5.5 高温炉的辐射加热284

参考文献285

第十一章 红外遥感技术286

§11.1 概述286

11.1.1 遥感技术的内容286

11.1.2 遥感技术的优越性286

§11.2 地物波谱特性287

11.1.3 红外遥感技术的发展及其作用287

11.2.1 地物反射光谱288

11.2.2 地物发射光谱289

§11.3 遥感平台291

11.3.1 地面平台291

11.3.2 航空平台291

11.3.3 航天平台291

§11.4 红外遥感仪292

11.4.1 红外扫描成像遥感仪292

11.4.2 红外光谱遥感仪293

11.4.3 遥感传感器组成系统295

11.5.1 红外线摄影相片的判读297

§11.5 红外图像的判读297

11.5.2 彩色红外相片的判读298

11.5.3 热红外图像的判读299

§11.6 红外遥感技术的应用299

11.6.1 在地质和地理方面的应用300

11.6.2 在农业和林业中的应用300

11.6.3 在水文和海洋研究中的应用300

11.6.4 在军事侦察中的应用301

参考文献302

下篇微光夜视技术303

第十二章 光度学基本概念303

§12.1 光度303

12.2.1 光度学的基本量304

§12.2 光能的计量单位304

12.2.2 工程常用的光度单位及有关数据308

§12.3 人眼的光视效能309

§12.4 通过光学系统的光能量计算311

§12.5 光度量的测量314

12.5.1 像管荧光屏亮度的测量314

12.5.2 积分球的应用315

参考文献319

第十三章 微光夜视系统的使用环境320

§13.1 夜天辐射320

13.1.1 太阳辐射320

13.1.2 月球辐射320

13.1.4 大气辉光321

13.1.3 星球辐射321

13.1.5 各种条件下的地面照度与景物亮度的计算322

§13.2 目标与背景的反射特性322

13.2.1 反射比的概念322

13.2.2 反射的分类与漫反射323

13.2.3 地面各种覆盖物的反射324

13.2.4 目标与背景的反射对比324

§13.3 辐射在大气中的传输325

13.3.1 衰减定律325

13.3.2 透明度与能见距离325

参考文献326

14.1.1 人眼构造简述327

§14.1 人眼构造和简化眼327

第十四章 人眼和视觉327

14.1.2 简化眼328

§14.2 人眼视觉性能328

14.2.1 视觉适应328

14.2.2 人眼的光谱灵敏度329

14.2.3 视觉锐度——人眼的分辨力329

14.2.4 反衬灵敏度330

14.2.5 绝对视觉阈331

14.2.6 调制传递函数（MTF）331

§14.3 人眼在微光下的视觉特性334

参考文献335

§15.1 概述336

第十五章 微光像增强器336

§15.2 微光像增强器的组成及工作原理337

15.2.1 光学纤维面板337

15.2.2 光电阴极339

15.2.3 高压电源340

§15.3 微光像增强器的性能参数342

15.3.1 有效直径342

15.3.2 增益343

15.3.3 暗背景光亮度和等效背景光照度343

15.3.4 放大率、畸变343

15.3.5 分辨力和调制传递函数343

15.3.6 光生背景343

15.4.1 第一代像增强器344

§15.4 各代像增强器的结构及技术特点344

15.3.7 信噪比344

15.3.8 自动光亮度控制（ABC）特性和最大输出光亮度（MOB）344

15.4.2 第二代像增强器345

15.4.3 第三代像增强器347

15.4.4 超二代像增强器348

§15.5 应用选择349

参考文献350

第十六章 微光夜视仪器光学系统351

§16.1 微光夜视仪器光学系统及其性能351

16.1.1 微光夜视系统的基本光学性能352

16.1.2 双目系统360

16.2.1 常用微光物镜的类型363

§16.2 物镜363

16.2.2 物镜的性能要求365

16.2.3 投影分划板368

§16.3 目镜369

16.3.1 目镜的类型369

16.3.2 对目镜性能的要求371

§16.4 微光夜视仪器的分辨力372

16.4.1 分辨力的基本概念和检测372

16.4.2 由光量子噪声决定的微光夜视系统的分辨力376

16.4.3 用光学传递函数计算微光夜视系统的分辨力376

16.4.4 微光望远系统分辨力计算举例378

16.4.5 最大作用距离的估算381

参考文献382

第十七章 微光夜视仪器的总体设计383

§17.1 微光夜视仪器对人眼视觉性能的改善383

§17.2 微光夜视仪器性能的讨论384

17.2.1 理想像增强器系统的极限分辨特性384

17.2.2 物镜和像增强器参数对系统极限分辨力的影响385

17.2.3 像增强器暗背景噪声对系统极限分辨特性的影响386

17.2.4 人眼与像增强器系统的最佳匹配387

§17.3 微光夜视仪器总体设计的考虑388

17.3.1 概述388

17.3.2 微光像增强器的选择389

17.3.4 总体设计举例390

17.3.3 光学系统的选择390

§17.4 微光夜视仪器的可靠性设计准则392

§17.5 微光夜视仪器的环境试验393

17.5.1 环境条件393

17.5.2 环境试验的形式和种类393

17.5.3 环境试验的顺序394

17.5.4 环境试验的程序395

17.5.5 环境试验的未来395

参考文献396

18.1.3 瞄准镜的基本组成397

18.1.1 战术技术性能397

18.1.2 工作原理397

第十八章 典型微光夜视仪器397

§18.1 65式82mm无坐力炮微光瞄准镜397

18.1.4 分划镜的使用399

§18.2 WSJ4.8型微光观察镜399

18.2.1 性能400

18.2.2 构造400

18.2.3 使用方法400

§18.3 GW89-200型头盔微光观察镜401

18.3.1 用途401

18.3.2 战术技术指标和性能401

18.3.3 工作原理402

18.3.4 观察镜的组成402

18.4.1 用途404

18.3.5 观察镜的特点404

§18.4 PTZ89式120mm自行反坦克炮微光驾驶仪404

18.4.2 战术技术性能405

18.4.3 结构和特点405

§18.5 ZYD90-240型炮长微光指挥镜406

18.5.1 战术技术性能406

18.5.2 指挥镜的构造407

18.5.3 分划镜的使用408

§18.6 CWJ型手持式微光观察镜409

18.6.1 用途409

18.6.2 性能及技术数据409

18.6.3 构造和使用409