热成像技术中的⼯作波段和⼤⽓窗⼝
园林设计
在构成热成像仪的各组部件中，红外探测器组件是技术最复杂，研制周期最长，投⼊最⼤的。因此，为每⼀种热成像仪研制⼀种红外探测器组件是不经济的。通常是针对不同应⽤的共性需求，研制规格、品种不多的通⽤型红外探测器组件。将这⼀思想扩展到热成像仪的其它组部件，导致热成像通⽤组件（TICM）的诞⽣。⼀般来说，热成像通⽤组件是指构成⼀个热成像仪的所有通⽤组件，⽽通⽤组件热成像仪则是指采⽤通⽤组件制造的热成像仪。 迄今为⽌，国际上已经发展了三代红外探测器和热成像技术。由于红外探测器在热成像技术中的核⼼作⽤，这三代热成像技术甚⾄可以简单的按红外探测器进⾏划代。但热成像技术还涉及系统光、机、电、计算机等部分，仅仅⽤红外探测器作为划代的标准，毕竟不全⾯的反映热成像技术在其它⽅⾯的进步。
红外/热成像仪⼯作波段的选择
历史上，红外光谱的发现是从近红外（0.78µm～1µm）、短波红外（1µm～2.5µm）逐步扩展到中波红外（3µm～ 5µm）、长波红外（8µm～14µm），并⾮是先发现长波红外、再发现中波红外、短波红外。红外探测器响应波段与这⼀过程完全⼀致，也是先制作出短波红外的硫化铅探测器，后逐步制作出到中波红外的锑 化铟探测器和长波红外的碲镉汞探测器。但是，热成像技术的发展却是先从"⼤⽓窗⼝"的长波红外成像开始，后才逐步扩展到中波红外和短波红外成像。这⼀与红外光谱发现相反的红外成像技术的发展是由红外辐射规律和红外探测器的制造技术⽔平决定的。 红外/热成像仪⼯作波段的选择的三项准则：
A 最多红外辐射能量的利⽤
假设⽬标发射的红外辐射能量与⿊体辐射相同，则当⽬标为点⽬标时，响应波长宜选择在⽬标温度对应的峰值辐射波长（利⽤维恩位移定律可以简单、精确的计算出该波长值）；当⽬标为扩展源⽬标时，响应波长宜选择在⽬标温度变化产⽣辐射出射度最⼤变化量对应的波长（利⽤普朗克定律的热导数可以简单、精确的计算出该波长值）。焙烧炉
（a）当物体温度⾼到349℃（～622K）时，中波红外辐射通量才等于长波红外，由此可见探测-73～349℃（约为200 K～622K）温度范围的物体，以选择长波红外有利。
（b）当物体温度在349℃～1013℃（约为622～1286K）时，中波红外辐射通量均⽐长波、短波红外的⼤，因此探测该温度范围的物体以选择中波红外有利。由于这⼀温度正好是战⽃机涡扇喷⽓发动机尾喷管的温度，所以是第三代及其以后的被动红外寻的制导空空导弹⾸选的红外波段。
（c）当物体温度超过1013℃（～1268K）时，短波红外辐射通量超过长波、中波红外的，可以实现利⽤短波红外辐射进⾏红外成像。这是战⽃机涡轮喷⽓发动机尾喷管的温度，所以是第⼀代、第⼆代被动红外寻的制导空空导弹选⽤的红外波段。
⽬标发射的红外辐射（热辐射）由普朗克定律描述，图中两条直线之间的即为红外/热成像所利⽤的红外波段；从图中看，对点源⽬标探测，以在物体温度的峰值波长处为宜，因对应该波长的光谱辐射出射度最⼤；对扩展源⽬标探测，则以在物体温度的峰值波长左侧变化率最⼤处为宜，因为在左侧物体温度变化产⽣的光谱辐射出射度⽐右侧的⼤，直观上看，左侧曲线的斜率明显⽐右侧的⼤
⿊体长波、中波和短波红外辐射通量⽐值与温度的关系
349℃（～622K）是8µm～12µm长波红外辐射通量与3µm～5µm中波红外辐射通量的等值温度，656℃（～929K）是8µm～12µm长波红外辐射通量与1µm～2.5µm短波红外辐射通量的等值温度1013℃（～1286K）是3µm～5µm中波红外辐射通量与1µm～2.5µm短波红外辐射通量的等值温度
第⼀代热成像仪均⼯作在长波红外波段，并⾮是在同⼀时期不能制造出性能达到背景限的中波红外探测器——⽽是不能制造出中波红外焦平⾯探测器，因此只能利⽤室温⽬标的长波红外辐射能量远⽐中波红外辐射的多、且在8µm～14µm 有⼤⽓透射窗⼝，⽤数量不多的探测元（不超过200元）和光机扫描技术即可制造出满⾜战术应⽤要求的热成像仪。
只是在⼆维⾯阵型红外焦平⾯探测器技术出现以后，因将探测元对信号的积分时间提⾼3个数量级（从µs提⾼到ms）⽽极⼤的提⾼了热灵敏度，使红外/热成像仪即使⼯作在红外辐射能量较长波红外波段少得多的中波、甚⾄短波红外也能获
极⼤的提⾼了热灵敏度，使红外/热成像仪即使⼯作在红外辐射能量较长波红外波段少得多的中波、甚⾄短波红外也能获得画质优良的红外/热图像，这是第⼆代红外/热成像技术能将⼯作波段扩展⾄中波和短波红外的根本原因。
红外焦平⾯探测器技术的发展，使⼈们可以在相同条件下更直观的对这三个红外波段的成像效果进⾏⽐较。采⽤相同参数的红外光学望远镜、相同规模（320×240）、的短波、中波和长波红外焦平⾯探测器的红外/热成像仪、在相同的时间拍摄了相同的空中⽬标红外/热图像，这3幅图⽚较好的说明了红外成像与热成像之间细致的差别。⽐较3幅图⽚给⼈的印象是：短波红外图像很接近可见光图像，长波红外获得的热图像所反映的⽬标与热相关的信息最为丰富，中波红外图像可以更好的反映出发动机的细节。
利⽤空中客机反射⼤⽓背景中的短波红外辐射拍摄的红外图像
如不特别说明可能会认为是⼀张可见光图像，由于是反射短波红外成像，所以图像不能反映客机与热相关的信息，背景中清晰的云层说明其对短波红外辐射有很强的反射
利⽤空中客机⾃⾝发射的中波红外辐射拍摄的热图像
可以看清整架飞机的轮廓，反映了翼下喷⽓发动机的热信息，发动机的进⽓道内的叶⽚很热，发动机后半部分也很热以⾄于没有细节，尾喷管与喷出的热⽓流连成⼀体，发动机挂架和相应机翼部分被加热，机翼前缘襟翼与机翼之间有缝隙，空⽓从中流过⽽被冷却⽽呈⿊⾊，背景中的云层隐约可见，说明中波红外辐射具有较好的穿透能⼒
利⽤空中客机⾃⾝发射的长波红外辐射拍摄的热图像关于切实做好征地拆迁管理工作的紧急通知
因机⾝蒙⽪有较强的辐射⽽得以清楚的看到整架飞机，并更多的反映了飞机的热信息，由于辐射能量多，发动机已经没有细节，除喷⽓发动机的热信息外，⽔平尾翼因喷射的热⽓流也被加热，飞机收起的起落架也很热，将机⾝下⽅均加热了，机翼前缘襟翼与机翼之间有缝隙，空⽓从中流过⽽被冷却⽽呈⿊⾊，机翼后缘翼⾯的动作机构运动产⽣的热将其整流罩也加热了，背景中的云层基本不可见，说明长波红外辐射具有更好的穿透能⼒我们是一家人秦文君
⼤⽓红外透射窗⼝的利⽤
在只考虑⼤⽓分⼦吸收的条件下，⼤⽓在近红外（0.78µm～1.0µm）、短波红外（1.0µm～2.5µm）、中波红外（3µm ～5µm）和长波红外（8µm～13.5µm）有4个⼤⽓红外"透射窗⼝"，其中长波红外⼤⽓"透射窗⼝"的波段经常被不严格的称为8µm～14µm或8µm～12µm。
词频
寡核苷酸
⼀般来说，波长越长，透射能⼒越好。例如在⼲燥的空⽓中，长波红外辐射在⼤⽓中的透射率⽐中波、短波、近红外和可见光的都⼤，中波红外辐射的透射率⽐短波、近红外和可见光的⼤，以此类推。除平均透射率⾼以外，长波红外的透射波段范围最宽（Δλ～6µm），因此在长波红外⼯作可以获得室温⽬标最多的辐射能量，⽽中波红外即使不扣除4.3µm 波长的吸收，其透射波段范围也只有2µm。但是在⾼温、潮湿的⽓象条件下（例如热带海洋⽓候条件），中波红外辐射在⼤⽓中的透射率⽐长波红外辐射的⼤。
在只考虑⼤⽓中存在颗粒物的条件下，对红外辐射传播影响的因素为颗粒物的散射和反射。3.0µm的颗粒物即可显著影响短波红外辐射的传播，8µm的颗粒物即可显著影响中波红外辐射的传播，14µm的颗粒物才可显著影响长波红外辐射的传播，因此，长波红外的透射性能为最优。
⼀般来说，⼤⽓分⼦和悬浮粒⼦受重⼒作⽤随⾼度按指数分布，越接近地⾯，⽓体分⼦和悬浮粒⼦的密度越⼤，因此对红外辐射的吸收、散射和反射也就越⼤。⽽在⾼空（例如20km），因⽓体分⼦和和悬浮粒⼦的密度相应较⼩，⾃然对红外辐射的吸收、散射和反射也就较⼩。显然，空-地之间斜路径上的红外辐射的传播要⽐地-地之间⽔平路径的传播更容易。
实际⼤⽓环境对红外辐射传播的影响很复杂，既有⼤⽓中各种成份分⼦的吸收，⼜有悬浮在⼤⽓中的颗粒物（如⾬、雪、沙尘等）散射和反射的影响，这是热成像仪不能全天候⼯作的根本原因。
⼤⽓红外透射窗⼝
⼤⽓红外透射窗⼝包括0.78µm～1.0µm近红外、1.0µm～2.5µm短波红外、3µm～5µm中波红外和8µm～14µm长波红外波段，实际上，短波红外⼜是由3个个⼦波段组成的，⼤⽓对1.4µm、1.9µm波长的红外辐射全部吸收；中波红外是由2个个⼦波段组成的，⼤⽓对4.3µm波长的红外辐射全部吸收
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