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