一, Powszechnie używany schemat podziału podczerwieni

Jeden powszechnie stosowany schemat podziału promieniowania podczerwonego (IR) opiera się na zakresie długości fal. Widmo IR jest ogólnie podzielone na następujące obszary:

Bliska podczerwień (NIR):Długość fali w tym obszarze waha się od około 700 nanometrów (nm) do 1,4 mikrometra (μm). Promieniowanie NIR jest często wykorzystywane w teledetekcji i telekomunikacji światłowodowej ze względu na niskie straty tłumienia w ośrodku szklanym SiO2 (krzemionkowym). Wzmacniacze obrazu są wrażliwe na ten obszar widma; przykłady obejmują urządzenia noktowizyjne, takie jak gogle noktowizyjne. Innym powszechnym zastosowaniem jest spektroskopia w bliskiej podczerwieni.

Podczerwień o krótkiej długości fali (SWIR):Znany również jako obszar „krótkofalowej podczerwieni” lub „SWIR”, rozciąga się od około 1,4 μm do 3 μm. Promieniowanie SWIR jest powszechnie wykorzystywane w zastosowaniach związanych z obrazowaniem, nadzorem i spektroskopią.

Podczerwień średniej długości fali (MWIR):Obszar MWIR rozciąga się od około 3 μm do 8 μm. Zakres ten jest często stosowany w systemach termowizyjnych, wojskowych systemach celowniczych i systemach wykrywania gazu.

Podczerwień o dużej długości fali (LWIR):Obszar LWIR obejmuje długości fal od około 8 μm do 15 μm. Jest powszechnie stosowany w termowizji, systemach noktowizyjnych i bezdotykowych pomiarach temperatury.

Daleka podczerwień (FIR):Obszar ten rozciąga się od około 15 μm do 1 milimetra (mm) długości fali. Promieniowanie FIR jest często wykorzystywane w astronomii, teledetekcji i niektórych zastosowaniach medycznych.

Wykres zakresu długości fali

Łączne współczynniki NIR i SWIR są czasami nazywane „podczerwienią odbitą”, natomiast MWIR i LWIR są czasami określane jako „podczerwień termiczna”.

二, Zastosowania podczerwieni

Widzenie w nocy

Podczerwień (IR) odgrywa kluczową rolę w sprzęcie noktowizyjnym, umożliwiając wykrywanie i wizualizację obiektów w warunkach słabego oświetlenia lub ciemności. Tradycyjne urządzenia noktowizyjne wzmacniające obraz, takie jak gogle noktowizyjne lub monokulary, wzmacniają dostępne światło otoczenia, w tym wszelkie obecne promieniowanie podczerwone. Urządzenia te wykorzystują fotokatodę do przekształcania przychodzących fotonów, w tym fotonów IR, w elektrony. Elektrony są następnie przyspieszane i wzmacniane, aby utworzyć widzialny obraz. W urządzeniach tych często integruje się oświetlacze podczerwieni emitujące światło podczerwone, aby poprawić widoczność w całkowitej ciemności lub przy słabym oświetleniu, gdy promieniowanie podczerwone z otoczenia jest niewystarczające.

Środowisko o słabym oświetleniu

Termografia

Promieniowanie podczerwone można wykorzystać do zdalnego określenia temperatury obiektów (jeśli znana jest emisyjność). Nazywa się to termografią lub w przypadku bardzo gorących obiektów w podczerwieni lub widzialnych nazywa się to pirometrią. Termografia (obrazowanie termowizyjne) jest wykorzystywana głównie w zastosowaniach wojskowych i przemysłowych, ale technologia ta trafia na rynek publiczny w postaci kamer na podczerwień w samochodach ze względu na znacznie obniżone koszty produkcji.

Zastosowania termowizyjne

Promieniowanie podczerwone można wykorzystać do zdalnego określenia temperatury obiektów (jeśli znana jest emisyjność). Nazywa się to termografią lub w przypadku bardzo gorących obiektów w podczerwieni lub widzialnych nazywa się to pirometrią. Termografia (obrazowanie termowizyjne) jest wykorzystywana głównie w zastosowaniach wojskowych i przemysłowych, ale technologia ta trafia na rynek publiczny w postaci kamer na podczerwień w samochodach ze względu na znacznie obniżone koszty produkcji.

Kamery termowizyjne wykrywają promieniowanie w zakresie podczerwieni widma elektromagnetycznego (około 9 000–14 000 nanometrów, czyli 9–14 μm) i wytwarzają obrazy tego promieniowania. Ponieważ promieniowanie podczerwone jest emitowane przez wszystkie obiekty na podstawie ich temperatury, zgodnie z prawem promieniowania ciała doskonale czarnego, termografia umożliwia „zobaczenie” otoczenia z lub bez światła widzialnego. Ilość promieniowania emitowanego przez obiekt wzrasta wraz z temperaturą, dlatego termografia pozwala zobaczyć zmiany temperatury.

Obrazowanie hiperspektralne

Obraz hiperspektralny to „obraz” zawierający widmo ciągłe w szerokim zakresie widmowym w każdym pikselu. Obrazowanie hiperspektralne zyskuje na znaczeniu w dziedzinie spektroskopii stosowanej, szczególnie w obszarach widmowych NIR, SWIR, MWIR i LWIR. Typowe zastosowania obejmują pomiary biologiczne, mineralogiczne, obronne i przemysłowe.

Obraz hiperspektralny

Obrazowanie hiperspektralne w podczerwieni można w podobny sposób wykonać za pomocą kamery termowizyjnej, z tą zasadniczą różnicą, że każdy piksel zawiera pełne widmo LWIR. Dzięki temu chemiczna identyfikacja obiektu może zostać przeprowadzona bez konieczności korzystania z zewnętrznego źródła światła, takiego jak Słońce czy Księżyc. Takie kamery są zwykle stosowane do pomiarów geologicznych, nadzoru zewnętrznego i zastosowań UAV.

Ogrzewanie

Promieniowanie podczerwone (IR) można rzeczywiście wykorzystać jako celowe źródło ogrzewania w różnych zastosowaniach. Dzieje się tak przede wszystkim ze względu na zdolność promieniowania podczerwonego do bezpośredniego przekazywania ciepła obiektom lub powierzchniom bez znacznego podgrzewania otaczającego powietrza. Promieniowanie podczerwone (IR) można rzeczywiście wykorzystać jako celowe źródło ogrzewania w różnych zastosowaniach. Dzieje się tak przede wszystkim ze względu na zdolność promieniowania podczerwonego do bezpośredniego przenoszenia ciepła do obiektów lub powierzchni bez znacznego podgrzewania otaczającego powietrza.

Źródło ogrzewania

Promieniowanie podczerwone jest szeroko stosowane w różnych przemysłowych procesach grzewczych. Na przykład w produkcji często stosuje się lampy lub panele IR do podgrzewania materiałów, takich jak tworzywa sztuczne, metale lub powłoki, w celu utwardzania, suszenia lub formowania. Promieniowanie IR można precyzyjnie kontrolować i kierować, co pozwala na efektywne i szybkie nagrzewanie określonych obszarów.