第一章 绪论 1
§1.1 红外辐射的基本知识 1
1.1.1 红外线的发现和本质 1
1.1.2 电磁波谱 1
上篇 红外技术原理与应用 1
1.1.3 红外辐射特性 3
§1.2 红外技术的研究与发展 3
1.2.1 红外物理的研究对象 3
1.2.2 红外科学技术的发展趋势 4
1.2.3 红外系统的功能和特点 5
§2.1 红外辐射度学基础 6
2.1.1 基本辐射量 6
第二章 红外技术的基本理论 6
2.1.2 辐射度量与光度量之间的关系 9
2.1.3 朗伯余弦定律 9
2.1.4 辐射在传输媒质中的衰减 11
§2.2 辐射量的计算 12
2.2.1 辐射能通量的计算方法 12
2.2.2 辐射量计算实例 13
§2.3 红外辐射的基本定律 17
2.3.1 物体的辐射与吸收——基尔霍夫定律 17
2.3.2 黑体辐射的量子理论——普朗克公式 18
2.3.3 黑体辐射谱的移动——维恩位移定律 19
2.3.4 黑体的全辐射量——斯忒藩－玻耳兹曼定律 20
2.4.1 各种简易计算方法 21
§2.4 黑体辐射的计算 21
2.4.2 计算实例 24
2.4.3 物体的发射率 26
2.4.4 目标辐射的计算程序 27
参考文献 28
第三章 红外辐射源 29
§3.1 黑体辐射源 29
3.1.1 黑体辐射源的特点 29
3.1.2 黑体辐射源有效发射率的计算 30
3.1.3 黑体辐射源的结构及设计要求 30
3.1.4 黑体辐射源的类型和应用举例 31
3.2.2 硅碳棒 33
3.2.1 能斯脱灯 33
§3.2 电热固体红外辐射源 33
3.2.3 钨灯 34
3.2.4 乳白石英加热管 34
§3.3 气体放电辐射源 35
3.3.1 水银灯 35
3.3.2 氙灯 36
3.3.3 碳弧 37
§3.4 红外激光器 37
3.4.1 激光的产生原理 37
3.4.2 产生激光的实际方法 38
3.4.3 激光器的特性和分类 38
§3.5 自然红外辐射源 39
3.5.1 太阳辐射 40
3.5.2 地面和云层的辐射 42
3.5.3 天空的辐射 44
§3.6 目标红外辐射源 47
3.6.1 飞机的辐射 47
3.6.2 坦克的辐射 49
3.6.3 火炮的辐射 50
3.6.4 人体的辐射 50
§3.7 红外景像投射器 51
3.7.1 动态红外景像投射器的技术性能 51
3.7.2 几种典型的红外景像投射器 52
参考文献 54
第四章 红外光学材料及光学薄膜 55
§4.1 红外光学材料 55
4.1.1 红外光学材料应具有的基本性能 55
4.1.2 光学玻璃 58
4.1.3 晶体 60
4.1.4 热压多晶材料和陶瓷体 65
4.1.5 塑料 67
§4.2 光学薄膜 69
4.2.1 单层薄膜的光学特性 69
4.2.2 双层增透膜 73
4.2.3 高反射膜 76
§4.3 滤光片 78
4.2.4 保护膜 78
4.3.1 吸收滤光片 79
4.3.2 干涉滤光片 80
参考文献 81
第五章 红外探测器概述 82
§5.1 红外探测器分类 82
5.1.1 热探测器 82
5.1.2 光子探测器 83
5.1.3 热探测器与光子探测器的性能比较 85
5.1.4 单晶型光子探测器与薄膜型光子探测器的性能比较 85
§5.2 红外探测器的性能参数 85
5.2.1 红外探测器的工作条件 86
5.2.2 红外探测器的性能参数 87
§5.3 噪声源 93
5.3.1 热噪声 93
5.3.2 电流噪声 94
5.3.3 产生－复合噪声 95
5.3.4 散粒噪声 96
5.3.5 背景的辐射噪声 96
5.3.6 晶体管噪声 98
5.3.7 变压器噪声 99
§5.4 红外探测器的主要性能参数测试 100
5.4.1 探测率D*的测量 100
5.4.2 相对光谱响应测量 106
5.4.3 响应时间测量 109
5.4.4 光伏探测器零偏压结电阻测量 110
5.4.5 几种单元光子探测器的性能参数图表及其说明 113
参考文献 115
第六章 几种常用的红外探测器 116
§6.1 光电导探测器 116
6.1.1 本征光电导探测器 116
6.1.2 杂质光电导探测器 119
6.1.3 薄膜光电导探测器 121
§6.2 光伏探测器 126
6.2.1 光伏探测器的一般讨论 126
6.2.2 光伏探测器的两种结构 127
6.2.3 光伏探测器的噪声特性 128
6.2.4 光伏探测器的探测率D 129
§6.3 SPRITE探测器 130
6.3.1 SPRITE探测器的工作原理 130
6.3.2 SPRITE探测器的响应率 132
6.3.3 少数载流子的扫出效应 134
§6.4 光子探测器的理论背景限探测率 134
§6.5 几种单晶半导体红外探测器 136
6.5.1 锑化铟（InSb）红外探测器 136
6.5.2 碲镉汞（HgCdTe）红外探测器 137
6.5.3 碲锡铅（PbSnTe）红外探测器 137
6.5.4 锗、硅掺杂红外探测器 138
§6.6 几种主要的热探测器 139
6.6.1 热探测器的基本工作原理 139
6.6.2 热敏电阻 140
6.6.3 超导红外探测器 144
6.6.4 热电偶和热电堆 144
6.6.5 高莱管 147
6.6.6 热释电探测器 148
§6.7 其他探测器 159
6.7.1 宽带InSb探测器 159
6.7.2 窄带可调谐InSb探测器 159
6.7.3 砷化镓（GaAs）光电导探测器 160
6.7.4 点接触、肖脱基势垒和MOM二极管探测器 161
6.7.5 MOS结构探测器 161
6.7.6 约瑟夫逊结探测器 162
6.7.7 双色和多色红外探测器 163
6.7.8 异质结探测器 164
6.7.9 光子牵引探测器 165
6.7.10 量子阱超晶格红外探测器 165
6.7.11 多元探测器及焦平面器件 166
参考文献 168
第七章 红外系统概述 169
§7.1 红外系统的分类 169
§7.2 红外光学系统 170
7.2.1 红外光学系统的特点 170
7.2.2 光放大系数 170
7.2.3 透射式红外光学系统 171
7.2.4 反射式红外光学系统 173
7.2.5 反射镜－透镜组合式光学系统 175
7.3.1 调制盘的功能和特点 176
7.3.2 几种典型调制盘 176
§7.3 调制盘 176
7.3.3 扫描器的作用、种类和性能比较 178
§7.4 红外探测器 178
7.4.1 红外探测器的使用和选择 178
7.4.2 红外探测器用制冷器 180
§7.5 红外电子学 182
7.5.1 前置放大器 183
7.5.2 信号处理 183
7.5.3 多路传输 184
7.6.1 显示器的主要性能指标 185
§7.6 显示装置 185
7.6.2 阴极射线管（CRT）显示 186
7.6.3 发光二极管（LED）显示 186
7.6.4 液晶（LC）显示 187
参考文献 188
第八章 主动红外夜视系统 189
§8.1 主动红外夜视系统的组成及工作原理 189
§8.2 红外变像管 190
8.2.1 红外变像管的工作原理 190
8.2.2 红外变像管的光电阴极 190
8.2.4 红外变像管的荧光屏 193
8.2.5 红外变像管性能及其系列产品 193
8.2.3 红外变像管的电子光学系统 193
§8.3 红外探照灯 194
8.3.1 红外探照灯的基本性能要求 194
8.3.2 红外光源 195
8.3.3 红外滤光片 196
8.3.4 反射镜 196
§8.4 主动红外夜视系统的光学系统 197
§8.5 大气后向散射和选通原理 197
8.5.1 大气后向散射通量的计算 197
8.5.2 选通技术 198
§8.6 国产主动红外夜视系统 199
8.6.1 CHJ手持红外观察镜 199
8.6.2 头盔式车用夜间驾驶仪 200
§8.7 主动红外夜视系统的视距及其主要影响因素 201
参考文献 202
第九章 典型红外仪器及其应用 203
§9.1 红外辐射测量技术 203
9.1.1 红外辐射测量的对象 203
9.1.2 红外辐射测量方法分类 204
9.1.3 红外辐射测量的特点 204
9.1.4 红外测量仪器的基本构成 205
§9.2 红外辐射计 205
9.2.1 红外辐射计的分类 205
9.2.2 红外辐射计的基本组成及性能 206
9.2.3 辐射量的测量 207
9.2.4 红外辐射计的实际应用 210
§9.3 红外测温仪 212
9.3.1 三种温度定义及其与真实温度的关系 212
9.3.2 红外测温仪的类别和特点 213
9.3.3 红外测温仪的工作原理和组成 214
9.3.4 红外测温仪的设计考虑 220
9.3.5 红外测温仪的应用 221
§9.4 红外水分仪 224
9.4.1 水分测量方法的分类 224
9.4.2 红外水分仪的工作原理和结构 225
9.4.3 红外水分仪的应用 230
9.5.1 主动式红外报警仪 233
§9.5 红外报警仪 233
9.5.2 被动式红外报警仪 235
9.5.3 复合式红外报警仪 239
§9.6 红外热像仪 241
9.6.1 热像仪的分类 242
9.6.2 单元探测器热像仪 242
9.6.3 轻便型多元探测器热像仪 250
9.6.4 SPRITE探测器热像仪 253
9.6.5 红外焦平面热像仪 256
9.6.6 热像仪的应用 259
参考文献 265
10.1.1 红外辐射加热技术的发展 266
§10.1 概述 266
第十章 红外辐射加热技术 266
10.1.2 红外辐射加热机理 267
10.1.3 红外辐射加热效率和节能 270
§10.2 实际物体的辐射 270
10.2.1 热辐射体的分类 270
10.2.2 各种材料的发射率 271
10.2.3 加热元件发射率的作用 272
§10.3 红外辐射涂料 272
10.3.1 红外辐射材料的性能 273
10.3.2 实用的红外涂料 275
10.4.1 红外辐射加热器的种类和特点 278
§10.4 红外辐射加热器及加热系统 278
10.4.2 红外加热系统 280
§10.5 红外辐射加热技术的应用 281
10.5.1 红外加热技术的应用领域 281
10.5.2 油漆烘干 282
10.5.3 木材干燥 283
10.5.4 粮食烘干 284
10.5.5 高温炉的辐射加热 284
参考文献 285
第十一章 红外遥感技术 286
§11.1 概述 286
11.1.1 遥感技术的内容 286
11.1.2 遥感技术的优越性 286
§11.2 地物波谱特性 287
11.1.3 红外遥感技术的发展及其作用 287
11.2.1 地物反射光谱 288
11.2.2 地物发射光谱 289
§11.3 遥感平台 291
11.3.1 地面平台 291
11.3.2 航空平台 291
11.3.3 航天平台 291
§11.4 红外遥感仪 292
11.4.1 红外扫描成像遥感仪 292
11.4.2 红外光谱遥感仪 293
11.4.3 遥感传感器组成系统 295
11.5.1 红外线摄影相片的判读 297
§11.5 红外图像的判读 297
11.5.2 彩色红外相片的判读 298
11.5.3 热红外图像的判读 299
§11.6 红外遥感技术的应用 299
11.6.1 在地质和地理方面的应用 300
11.6.2 在农业和林业中的应用 300
11.6.3 在水文和海洋研究中的应用 300
11.6.4 在军事侦察中的应用 301
参考文献 302
下篇 微光夜视技术 303
第十二章 光度学基本概念 303
§12.1 光度 303
12.2.1 光度学的基本量 304
§12.2 光能的计量单位 304
12.2.2 工程常用的光度单位及有关数据 308
§12.3 人眼的光视效能 309
§12.4 通过光学系统的光能量计算 311
§12.5 光度量的测量 314
12.5.1 像管荧光屏亮度的测量 314
12.5.2 积分球的应用 315
参考文献 319
第十三章 微光夜视系统的使用环境 320
§13.1 夜天辐射 320
13.1.1 太阳辐射 320
13.1.2 月球辐射 320
13.1.4 大气辉光 321
13.1.3 星球辐射 321
13.1.5 各种条件下的地面照度与景物亮度的计算 322
§13.2 目标与背景的反射特性 322
13.2.1 反射比的概念 322
13.2.2 反射的分类与漫反射 323
13.2.3 地面各种覆盖物的反射 324
13.2.4 目标与背景的反射对比 324
§13.3 辐射在大气中的传输 325
13.3.1 衰减定律 325
13.3.2 透明度与能见距离 325
参考文献 326
14.1.1 人眼构造简述 327
§14.1 人眼构造和简化眼 327
第十四章 人眼和视觉 327
14.1.2 简化眼 328
§14.2 人眼视觉性能 328
14.2.1 视觉适应 328
14.2.2 人眼的光谱灵敏度 329
14.2.3 视觉锐度——人眼的分辨力 329
14.2.4 反衬灵敏度 330
14.2.5 绝对视觉阈 331
14.2.6 调制传递函数（MTF） 331
§14.3 人眼在微光下的视觉特性 334
参考文献 335
§15.1 概述 336
第十五章 微光像增强器 336
§15.2 微光像增强器的组成及工作原理 337
15.2.1 光学纤维面板 337
15.2.2 光电阴极 339
15.2.3 高压电源 340
§15.3 微光像增强器的性能参数 342
15.3.1 有效直径 342
15.3.2 增益 343
15.3.3 暗背景光亮度和等效背景光照度 343
15.3.4 放大率、畸变 343
15.3.5 分辨力和调制传递函数 343
15.3.6 光生背景 343
15.4.1 第一代像增强器 344
§15.4 各代像增强器的结构及技术特点 344
15.3.7 信噪比 344
15.3.8 自动光亮度控制（ABC）特性和最大输出光亮度（MOB） 344
15.4.2 第二代像增强器 345
15.4.3 第三代像增强器 347
15.4.4 超二代像增强器 348
§15.5 应用选择 349
参考文献 350
第十六章 微光夜视仪器光学系统 351
§16.1 微光夜视仪器光学系统及其性能 351
16.1.1 微光夜视系统的基本光学性能 352
16.1.2 双目系统 360
16.2.1 常用微光物镜的类型 363
§16.2 物镜 363
16.2.2 物镜的性能要求 365
16.2.3 投影分划板 368
§16.3 目镜 369
16.3.1 目镜的类型 369
16.3.2 对目镜性能的要求 371
§16.4 微光夜视仪器的分辨力 372
16.4.1 分辨力的基本概念和检测 372
16.4.2 由光量子噪声决定的微光夜视系统的分辨力 376
16.4.3 用光学传递函数计算微光夜视系统的分辨力 376
16.4.4 微光望远系统分辨力计算举例 378
16.4.5 最大作用距离的估算 381
参考文献 382
第十七章 微光夜视仪器的总体设计 383
§17.1 微光夜视仪器对人眼视觉性能的改善 383
§17.2 微光夜视仪器性能的讨论 384
17.2.1 理想像增强器系统的极限分辨特性 384
17.2.2 物镜和像增强器参数对系统极限分辨力的影响 385
17.2.3 像增强器暗背景噪声对系统极限分辨特性的影响 386
17.2.4 人眼与像增强器系统的最佳匹配 387
§17.3 微光夜视仪器总体设计的考虑 388
17.3.1 概述 388
17.3.2 微光像增强器的选择 389
17.3.4 总体设计举例 390
17.3.3 光学系统的选择 390
§17.4 微光夜视仪器的可靠性设计准则 392
§17.5 微光夜视仪器的环境试验 393
17.5.1 环境条件 393
17.5.2 环境试验的形式和种类 393
17.5.3 环境试验的顺序 394
17.5.4 环境试验的程序 395
17.5.5 环境试验的未来 395
参考文献 396
18.1.3 瞄准镜的基本组成 397
18.1.1 战术技术性能 397
18.1.2 工作原理 397
第十八章 典型微光夜视仪器 397
§18.1 65式82mm无坐力炮微光瞄准镜 397
18.1.4 分划镜的使用 399
§18.2 WSJ4.8型微光观察镜 399
18.2.1 性能 400
18.2.2 构造 400
18.2.3 使用方法 400
§18.3 GW89-200型头盔微光观察镜 401
18.3.1 用途 401
18.3.2 战术技术指标和性能 401
18.3.3 工作原理 402
18.3.4 观察镜的组成 402
18.4.1 用途 404
18.3.5 观察镜的特点 404
§18.4 PTZ89式120mm自行反坦克炮微光驾驶仪 404
18.4.2 战术技术性能 405
18.4.3 结构和特点 405
§18.5 ZYD90-240型炮长微光指挥镜 406
18.5.1 战术技术性能 406
18.5.2 指挥镜的构造 407
18.5.3 分划镜的使用 408
§18.6 CWJ型手持式微光观察镜 409
18.6.1 用途 409
18.6.2 性能及技术数据 409
18.6.3 构造和使用 409