红外探测技术的应用与发展
【摘 要】 红外探测技术是一门高新技术，它利用目标所发射出的红外辐射来探索、追踪、预测和预报，用来识别和分析探测目标的详细信息。红外探测技术与激光技术竞相发展，在军事领域应用广泛。经过半个多世界的发展，目前的红外技术已渗透到军事、安全生产工程、生活的方方面面。本文将对红外探测技术的原理和所涉及到的理论、几种最常见的具体技术应用展开详细介绍，最后总结这一趋势的未来努力方向。
【关键词】 红外探测技术 红外制导 发展
红外物理与技术的不断发展，使得红外探测成功渗透到军事、安生生产工程、生活等方方面面。例如，作战时由于导弹和战斗机平台的雷达探测面积骤减，唯有红外探测系统可以精确捕捉到这些高速运转的空中探测目标；矿山施工时，利用高温度分辨红外热成像仪实时监测岩体，以便及时发现裂缝危石、检测供电设备安全运行，避免煤矿自燃；在开挖岩石隧道是可以利用红外探测探测水源，根据红外辐射能量差异来判断是否有不良地质等。下面本文将展开分析红外探测技术的原理、基本理论及种类，并重点探讨几种代表性红外探测技术，最后总结该技术的未来发展趋势。
1 红外探测技术的原理和红外探测器种类
1.1 红外探测技术的原理和基本理论
探测目标与所在背景的红外存在辐射差异，并且这一差异形成的图像会反应目标的详细信息，红外探测技术依据这一原理而完成探测或追踪任务。因为任何一个物体，只要本身温度高于零度，就会散发出红外辐射，但是不同部位温度不同，辐射率便不同，所以这些不同的辐射特征经过大气传播被红外辐射器接受后再光电转换就可成为人眼可见的图像。这就是红外探测技术的成像原理。
红外探测技术所涉及的理论包括光度学、辐射度学。光度学不是简单意义上的物理学描述法，它以人对进入眼睛的辐射所产生的视觉为基础，仅限于研究可见光。辐射度学建立在辐射能的基础上，限制很少，适用于整个的电磁波普。
1.2 红外探测器的种类
红外探测器是一种典型的光敏器件，可以转换不可见的红外辐射，使之成为可测量的信号。探测器是红外整机系统的重要核心部件，用来探测、识别、和分析所接受的红外信息。按探测器工作机理区分，可分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器是研究红外辐射在未出现和出现后所引起的温度差异，敏感元件对这一温差做出准确反应。它的优点是响应波段宽，室温下可正常工作，使用方便。某些半导体材料在红外辐射的照射下，会产生光子效应，光子探测器就是在这一原理的基础上产生的，所用材料的电学性质发生相应变化。通过分析电学性质的变化，可以确定红外辐射的强弱。按照工作原理，可以分为外光电和内光电探测器两种。
2 几种红外探测技术的应用与发展趋势
2.1 几种红外探测技术的应用
红外探测技术独特的优点：红外辐射看不见。保密性好；环境适应性好；采用被动接受系统，抗干扰性强；设备体积小、重量轻、功耗低；可以揭示伪装的目标；分辨率比微波好，因此被广泛应用于红外夜观、红外侦查、红外制导等方面。
（1）红外侦查、监视：红外侦察监视主要包括空间、空中、地面的红外侦查与监视，按工作方式来分可划分为主动装置和被动装置。IDRS（红外探测装置）的应用范围非常广：负有监视任务的监视卫星，负有警戒任务的警戒装置，负有救援任务的救援直升机等，舰艇配备的监视系统等等，都需要安装红外探测装置。
（2）红外制导：利用目标自身的红外辐射来引导导弹自动接近目标，提高命中率。红外制导普遍采用的工作方式是空空、空地、地空、反坦克导弹等。红外焦平面陈列制导技术因其高识别诱饵能力而有非常高的命中率。红外成像制导在红外探测器探测功能的基础上，探测目标的红外辐射，所成图像质量高，弥补了电视制导受限制的夜间和低能见度下无法工作的缺陷，已成为红外制导的一个重要发展方向。
（3）红外隐形：红外隐形主要是抑制、削弱目标的辐射能量，从而使敌人无法预测到。只要物体表面温度高于绝对零度（-273度），总是存在将能量向外释放的热辐射性质，因此，红外辐射已固定为追踪军事目标的特性。但是，大气中的某些成分对红外辐射具有吸收减弱作用，大气悬浮颗粒也会削弱红外辐射的强度。隐身飞行器就是利用了红外隐身技术，但是其温度仍比背景温度高，仍有可能被探测到。
（4）红外对抗：为保护大型飞机和直升机免遭红外制导导弹的威胁，红外对抗系统得到迅猛发展。基于激光的多波段对抗系统用来躲避热寻导弹的威胁，保护直升机和攻击机；定向红外对抗系统保护作战平台免受热寻导弹威胁。
（5）探测和预报：探测和预报的这一应用主要是用于辐射通量测定、目标温度测量、目标方位测定以及光谱分析等。红外探测技术在开挖隧道岩溶探测和预报中的应用广泛，传统雷达探测方法工时长、探测距离短、准确率不高。红外探测技术可大规模应用在地质灾害的预测上，在开挖隧道岩石时，围岩会形成红外辐射场，红外辐射场聚集了能量、动量、方向等信息，岩石会把她内部的地质信息以红外辐射的形式传递出来，这样可加强开挖工程的安全系数。
2.2 发展趋势的预测（发展分析）
随着红外技术的高速发展，红外仪器在使用方面有更高需求：由于探测目标、最小可探测辐照度、噪声等，要求高探测灵敏度；高定位跟踪精度；抗干扰能力向智能化能力发展。上述需要的变化，促使红外仪器在工作机制、结构设计、信号处理方法等方面进行必要改进。探测器从单元发展到多元线阵以至面阵、单元面积趋小；从信号调制机制转换到扫描机制；从单一视场转换到可变视场，从简单信息量到多信息量获取与处理，这些都将成为未来发展的必然趋势。
3 结语
红外探测技术由短波红外发展到长波红外，由单波段向多波段发展，以及红外探测数据的融合和复合探测技术的发展，红外探测技术的应用前景将非常乐观，随着红外物理技术的不断创新，红外探测的灵敏度、定位追踪准确度、抗干扰性能等都会显著提升，未来将会展开一片红外探测发展的广阔天地。
参考文献：
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