紅外系統(tǒng)

紅外輻射一般很弱，紅外探測器輸出的信號一般都是弱信號。電子系統(tǒng)首先放大弱信號，然后進行信息處理。紅外系統(tǒng)多數(shù)是輸出圖像信息，信息率很高，并且多數(shù)是數(shù)字化處理。電子系統(tǒng)最終提取有用的信息供人們使用。2100433B

紅外系統(tǒng)按其功能可分為：①紅外夜視和熱成像系統(tǒng)，如紅外望遠(yuǎn)鏡、瞄準(zhǔn)器、前視紅外儀等；②輻射計和紅外測溫計；③紅外搜索和跟蹤系統(tǒng),如紅外制導(dǎo);④紅外測距系統(tǒng)，如被動式內(nèi)基線測距、紅外激光測距等；⑤紅外光譜分析系統(tǒng)，如紅外分光光度計、氣體分析儀和毒氣報警器等；⑥通信系統(tǒng)，如紅外電話、光纖通信系統(tǒng)等；⑦紅外遙感系統(tǒng)，如紅外行掃描器、紅外掃描輻射計、多光譜掃描輻射計等。紅外系統(tǒng)按工作方式有兩種分法：成像系統(tǒng)和非成像系統(tǒng)；主動式和被動式系統(tǒng)。所謂主動式,是系統(tǒng)裝備有照射用的紅外輻射源;而被動式則無需設(shè)置照射的輻射源，依靠目標(biāo)本身發(fā)射的或反射周圍的紅外輻射工作。

紅外系統(tǒng)獲取并加以利 用的信息大致有：發(fā)現(xiàn)紅外輻射源，確定其位置；測量目標(biāo)的紅外輻射強度及其變化；測定紅外輻射的波長分布或分波段的輻射量；測定并獲取紅外輻射在空間的分布，或者取得紅外圖像，實現(xiàn)紅外圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢妶D像；通過紅外輻射傳遞信息。

紅外系統(tǒng)紅外輻射源

在紅外系統(tǒng)中，紅外輻射源不僅指發(fā)射紅外的物體，反射或散射紅外的物體也可作為紅外輻射源。其紅外輻射低于周圍背景紅外輻射的物體，同樣可認(rèn)為是輻射源，甚至可認(rèn)為是一個負(fù)的紅外輻射源。紅外輻射源在系統(tǒng)中有各種作用：輻射的計量標(biāo)準(zhǔn)，如黑體；信息的發(fā)射體，如通信中的紅外激光器；被探測的目標(biāo)，如飛機、導(dǎo)彈、工廠和港口等；背景，如云塊、建筑物等。但目標(biāo)與背景只是相對而言。紅外輻射源的光譜特征、幾何尺寸、運動速率和空間分布等很重要，往往由此決定紅外系統(tǒng)的技術(shù)要求。

紅外輻射在大氣中傳播，受到大氣的吸收和懸浮顆粒的散射等，直接影響紅外系統(tǒng)的工作。大氣由于存在H2O和CO2等分子的紅外吸收帶，僅有少數(shù)幾個波段對紅外輻射是透明的,如1～2.7、3～5、8～14微米。這些波段稱為大氣窗口。在野外工作的紅外系統(tǒng)也只能選擇在這三個窗口內(nèi)工作。即使這樣，對于精確的測量，還必須考慮大氣衰減的修正。

紅外系統(tǒng)紅外光學(xué)機械裝置

它的作用是收集紅外輻射，進行成像、分光、濾光，最后將其有效地傳輸給紅外探測器。紅外光學(xué)裝置有透射式和反射式兩種。紅外波段相當(dāng)寬，而透紅外的材料有限，因此，紅外系統(tǒng)常采用反射式的光學(xué)部件。紅外系統(tǒng)要實現(xiàn)搜索、跟蹤、成像等功能，需將光學(xué)部分通過擺動、旋轉(zhuǎn)、振動等動作實現(xiàn)一定方式的掃描。單元紅外探測器要實現(xiàn)成像，必須進行二維掃描。線列探測器，只進行一維掃描。

紅外系統(tǒng)紅外探測器

將紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕钠骷?，是紅外系統(tǒng)的核心部分。紅外探測器從單元、多元向面陣發(fā)展，從而影響紅外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。在多元、多波段的紅外系統(tǒng)中同時使用多種探測器，它們的視場排列和各波段的視場之間的配準(zhǔn)很重要。許多探測器需要在低溫下工作，紅外系統(tǒng)可采用各種微型致冷器為探測器提供工作條件（見紅外探測器）。

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成。應(yīng)用編碼/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。

基本的紅外光發(fā)射部分主要是由操作鍵盤、紅外發(fā)射電路組成。如圖4所示。首先通過操作鍵盤將按鍵信號發(fā)送給編碼芯片，編碼芯片再將按鍵相應(yīng)的編碼脈沖發(fā)給發(fā)射電路，發(fā)射電路將編碼脈沖調(diào)制之后發(fā)射出去 。

紅外遙控系統(tǒng)紅外接收的基本原理

紅外遙控接收器是將接收到的紅外光遙控信號，解調(diào)出功能指令操作碼，然后再將其送到微處理器去識別和處理。紅外接收系統(tǒng)主要包括光電轉(zhuǎn)換器件，放大器、解調(diào)和解碼等電路。光電轉(zhuǎn)換器件用來將接收到的紅外脈沖編碼信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。轉(zhuǎn)換的電信號較弱，經(jīng)高增益電壓放大器放大、選頻電路、檢波電路、整形電路還原成代碼波形，最后送給微處理器進行信息識別和處理，從而完成紅外數(shù)據(jù)的采集。

紅外遙控系統(tǒng)紅外光電轉(zhuǎn)換器件

紅外接收部分需要用到傳感器，來實現(xiàn)光信號轉(zhuǎn)換為電信號，常用的紅外光電轉(zhuǎn)換器件有光電二極管、光敏三極管等。

紅外遙控系統(tǒng)紅外光電轉(zhuǎn)換電路

紅外線遙控接收部分，主要包括紅外光電檢測和接收系統(tǒng)。紅外接收系統(tǒng)信號的檢測和接收，由紅外光電二極管、光敏三極管將接收到的紅外指令信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。由于紅外光信號比較微弱，因此為了實現(xiàn)對紅外光信號進行檢測和轉(zhuǎn)換，除了要求高性能的紅外光電轉(zhuǎn)換器件外，還需要設(shè)計性能優(yōu)良的電路形式。常見的轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。由圖5中可以看到，光信號轉(zhuǎn)化為電信號并且通過電壓信號

紅外遙控系統(tǒng)紅外接收集成電路

紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管與接收管并列一起，平時接收管始終無光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光線遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外光線才工作。系統(tǒng)中采用的是直射式。

紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管、放大器、限幅器、帶通濾波器、積分電路、比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30kHz到60kHz的負(fù)載波，通過解調(diào)電路和積分電路進入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。常用的紅外接收集成電路是一體化紅外接收頭HS0038 。