Квантовая электроника
2
2- 6 —
2шум. Шум Джонсона привлекал все больше внимания, как фактор,
2ограничивающий параметры измерительных устройств. Тепловой шум
2имеет универсальный характер и не зависит от природы материала
2резистора, средний квадрат флуктуирующего напряжения по форму-
2ле Найквиста
21.8.
2Так на резисторе 1Мом при температуре 295К и ширине полосы 1Гц
2шум — 0.13мкВ.
_ 26. Понятие о тепловидении (термографии).
2Инфракрасная область на два порядка шире видимой. Вполне
2понятно желание освоить методы получения оптической информации
2ИК-области. Излучение тела с температурой ниже 390 К уже
2совсем невидимо. Зато в ИК-области оно дает мощное излучение,
2несущее много информации о своем источнике. Проблема визуали-
2зации слабо нагретых объектов по их собственному ИК-излучению
2получила название тепловидения или термографии. Объектами наб-
2людения будут тела с температурой вблизи 300К. По закону Вина
2получим, что максимальная интенсивность излучения будет при
2длине волны около 10мкм. Тепловидение в условиях поверхности
2Земли сталкивается с непрозрачностью атмосферы для многих ин-
2тервалов длин волн. К счастью, в спектре поглощения атмосферы
2имеются «окна прозрачности». Для тепловидения важны окна
23−5мкм и 8−12мкм. Излучение тел с температурой 300К попадает в
2окно 8−12мкм.
2 В ИК-области контрастность картины хуже, чем в видимой.
2Еще одна особенность тепловидения связана с различиями коэффи-
2циентов излучения отдельных деталей сцены. Установлено, что
2различие в коэффициентах излучения на 1% эквивалентно разности
2температур 1К. Все эти обстоятельства приводят к сильным разли-
2чиям между видимым изображением, к которому мы привыкли, и
2тепловизионным. Несмотря на это оно полезно не только для ноч-
2ных, но и для дневных наблюдений. Так как в области 8−12 мкм
2имеется менее 0.1% общего излучения Солнца — это «хвост» План-
2ковского распределения.
2Аппараты, служащие для получения тепловизионных изображе-
2ний, называются тепловизорами. Схема простейшего тепловизора
2изхображена на рис 1.5. На нем показаны ИК-объектив из герма-
2ния, сканнер в виде 2-х зеркал, фотоприемное устролйство (ФПУ)
2и индикаторный блок. Так как этот ФПУ имеет один молоразмерный
2чувствительный элемент, развертка изображения должна вестись
2по 2-м координатам. Тепловизоры с одним фоточувствительным
2элементом в ФПУ не достигают той чувствительности, которая не-
2обходима для многих применений. Поэтому используются ФПУ с
2многоэлементными линейками чувствительных элементов. каждый
2элемент линейки осматривает свою строку. Но возникают труд-
2ности, связанные с неоднородностью параметров фоточувствитель-
2ных элементов линейки. Неприятности параллельное сканирование
2встречает при появлении дефекта хотя бы в одном из элементов
2линейки.
2 В последние годы часто применяется последовательное скани-
2рование, реализующее режим временной задержки и накопления
2(ВЗН). При последовательном сканировании линейкма работает как
2один элемент, поэтому нужно сканирование по двум координатам.
2При N- элементах линейки сигнал растет в N раз, а шум только в