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红外探测技术作为一种无源探测技术,不需要光源照射目标,只依靠目标自身红外辐射来探测目标,有重要的科研及应用价值。由于大气中的水、二氧化碳等成分的吸收、散射,红外辐射容易受到传播路径上环境条件的影响。比值法是采取比值的形式定义物理量的方法,且被定义的物理量与定义它的物理量无直接关系。本文的红外定向与红外频率检测中的强度比值法研究,结果只与强度比值q有关,而与红外目标本身强度E0无直接关系,故不受大气吸收、散射的影响,有较大的实用价值。
本文首先提出强度比红外定向方法:根据两个相互垂直的红外探测器的信号强度比q来确定目标的方向角α。介绍了该方法的定向原理,导出了定向公式α=tan-1q,分析了该公式成立的条件。其次,设计了一个基于LabVIEW的实验系统。介绍了实验方案、系统构成、硬件构成和软件设计。实验得到了每隔1°的红外源方向角度α和两探测器信号强度比值q的数据库,α-q符合反正切关系,与公式α=tan-1q相符合,该定向方法的角分辨率至少达到1°,且重复性好。只要红外源与探测器的距离R>10cm,则实验所得α-q关系与R值无关。通过不同环境条件(水蒸气、烟幕)下的定向实验结果表明,强度比红外定向方法不受水蒸气、烟幕、气压、湿度等条件的影响。研究发现,在部分测试数据的基础上(即不用测量全部α-q数据),用插值法得到α-q数据库中的其它q值,便能减少很多测试工作量,有利于技术的应用。再次,将强度比值法扩展到红外频率(波长)的检测,提出利用双波段红外探测器的信号强度比值Q来确定红外频率v(波长λ)。进行了理论分析,导出了公式λ=F-1(Q),其中F-1是与双波段红外探测器的光度灵敏度有关的函数。同样地,设计了一套实验系统和装置,实验结果表明红外频率v与Q值有一一对应关系,这就证明了强度比红外频率检测的可行性。最后,本文指出强度比值法也可应用在其它某些红外探测技术中,从而减少红外辐射传播路径上的环境条件对探测结果的影响。