紅外系統(tǒng)電子信號(hào)處理裝置

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(jì)和紅外測(cè)溫計(jì)；③紅外搜索和跟蹤系統(tǒng),如紅外制導(dǎo);④紅外測(cè)距系統(tǒng)，如被動(dòng)式內(nèi)基線(xiàn)測(cè)距、紅外激光測(cè)距等；⑤紅外光譜分析系統(tǒng)，如紅外分光光度計(jì)、氣體分析儀和毒氣報(bào)警器等；⑥通信系統(tǒng)，如紅外電話(huà)、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(jì)、多光譜掃描輻射計(jì)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(dòng)式和被動(dòng)式系統(tǒng)。所謂主動(dòng)式,是系統(tǒng)裝備有照射用的紅外輻射源;而被動(dòng)式則無(wú)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?chē)募t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(cè)量目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度及其變化；測(cè)定紅外輻射的波長(zhǎng)分布或分波段的輻射量；測(cè)定并獲取紅外輻射在空間的分布，或者取得紅外圖像，實(shí)現(xiàn)紅外圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)圖像；通過(guò)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?chē)尘凹t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(gè)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(jì)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(cè)的目標(biāo)，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、工廠(chǎng)和港口等；背景，如云塊、建筑物等。但目標(biāo)與背景只是相對(duì)而言。紅外輻射源的光譜特征、幾何尺寸、運(yùn)動(dòng)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(gè)波段對(duì)紅外輻射是透明的,如1～2.7、3～5、8～14微米。這些波段稱(chēng)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(gè)窗口內(nèi)工作。即使這樣，對(duì)于精確的測(cè)量，還必須考慮大氣衰減的修正。

紅外系統(tǒng)紅外光學(xué)機(jī)械裝置

它的作用是收集紅外輻射，進(jìn)行成像、分光、濾光，最后將其有效地傳輸給紅外探測(cè)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(shí)現(xiàn)搜索、跟蹤、成像等功能，需將光學(xué)部分通過(guò)擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)等動(dòng)作實(shí)現(xiàn)一定方式的掃描。單元紅外探測(cè)器要實(shí)現(xiàn)成像，必須進(jìn)行二維掃描。線(xiàn)列探測(cè)器，只進(jìn)行一維掃描。

紅外系統(tǒng)紅外探測(cè)器

將紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件，是紅外系統(tǒng)的核心部分。紅外探測(cè)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(jì)。在多元、多波段的紅外系統(tǒng)中同時(shí)使用多種探測(cè)器，它們的視場(chǎng)排列和各波段的視場(chǎng)之間的配準(zhǔn)很重要。許多探測(cè)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(cè)器提供工作條件（見(jiàn)紅外探測(cè)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(zhuān)用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)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(pán)、紅外發(fā)射電路組成。如圖4所示。首先通過(guò)操作鍵盤(pán)將按鍵信號(hào)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(hào)，解調(diào)出功能指令操作碼，然后再將其送到微處理器去識(shí)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(lái)將接收到的紅外脈沖編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。轉(zhuǎn)換的電信號(hào)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(jìn)行信息識(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，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(xiàn)遙控接收部分，主要包括紅外光電檢測(cè)和接收系統(tǒng)。紅外接收系統(tǒng)信號(hào)的檢測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。由于紅外光信號(hào)比較微弱，因此為了實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)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(jì)性能優(yōu)良的電路形式。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。由圖5中可以看到，光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并且通過(guò)電壓信號(hào)

紅外遙控系統(tǒng)紅外接收集成電路

紅外線(xiàn)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(duì)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(shí)接收管始終無(wú)光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光線(xiàn)遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來(lái)的紅外光線(xiàn)才工作。系統(tǒng)中采用的是直射式。

紅外接收電路通常被廠(chǎng)家集成在一個(gè)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(cè)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(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)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(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò)30kHz到60kHz的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)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 。