多光谱辐射测温理论与应用

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出版者:高等教育出版社
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页数:0
译者:
出版时间:1900-01-01
价格:21.0
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isbn号码:9787040103137
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  • 多光谱辐射测温
  • 辐射测温
  • 遥感
  • 光谱学
  • 热红外
  • 温度测量
  • 理论研究
  • 应用技术
  • 光学工程
  • 热力学
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具体描述

本书是在戴景民教授的博士学位论文

《热成像技术原理与实践》 本书深入剖析了热成像技术的核心原理,系统介绍了不同类型红外探测器的工作机制、性能参数及其在实际应用中的优势与局限。内容涵盖了从红外辐射的物理基础到先进的成像算法,力求为读者提供一个全面而深入的认识。 第一部分:红外辐射与探测基础 红外辐射的物理学原理: 详细阐述了黑体辐射、普朗克定律、维恩位移律和斯忒藩-玻尔兹曼定律等基本概念,解释了不同温度下的物体如何发射红外辐射,以及辐射强度和峰值波长的关系。深入探讨了实际物体(灰体、选择性辐射体)的辐射特性,为理解热成像奠定理论基础。 红外光谱与大气透过性: 分析了红外波段(长波、中波、短波)的特点及其在大气中的传播衰减规律,重点介绍了大气的吸收和散射效应,以及如何选择合适的红外窗口以获得最佳探测效果。 红外探测器类型与工作原理: 全面介绍了热敏型和光子型红外探测器的结构、工作机制和响应特性。 热敏型探测器: 详细讲解了热电堆、热电阻、热释电探测器等的工作原理,分析了它们的优缺点,如响应速度、灵敏度、制冷需求等,并探讨了其在非制冷型红外热像仪中的应用。 光子型探测器: 深入剖析了HgCdTe (MCT)、InSb、InGaAs等半导体材料在红外探测中的应用,详细介绍了pn结、雪崩光电二极管等结构,并重点讲解了其制冷原理(如液氮制冷、珀尔帖制冷)对提高探测性能的重要性。 红外探测器的关键性能参数: 详细定义和解释了探测器的关键性能指标,包括比视场(FOV)、空间分辨率、探测率(D)、噪声等效温差(NETD)、响应时间、量子效率等,并阐述了这些参数如何影响最终的热成像质量。 第二部分:热成像系统设计与关键技术 红外光学系统设计: 介绍红外光学镜头的设计原则,包括材料选择(如锗、硒化锌、硫化锌等)、曲面设计、镀膜技术,以及如何实现高透过率、低像差和宽视场。 图像形成与处理: 数字信号处理: 阐述了红外探测器输出信号的数字化过程,包括模数转换(ADC)的参数选择,以及数字信号在后续处理中的作用。 去噪与校正技术: 详细介绍了多种图像去噪算法,如高斯滤波、中值滤波、小波去噪等,以及校正技术,包括非均匀性校正(NUC)、固定模式噪声(FPN)去除、坏点修复等,以提升图像的清晰度和准确性。 伪彩色与增强技术: 探讨了如何通过伪彩色映射技术将热信息可视化,以及利用直方图均衡化、对比度增强等算法突出图像细节,便于观察和分析。 热成像仪的系统集成: 讨论了热成像仪的整体架构,包括光学模块、探测器模块、信号处理模块、显示模块、电源模块等,以及各模块之间的协同工作。 红外热像仪的标定与校准: 详细介绍热像仪的标定过程,包括黑体辐射源的使用、温度校准、增益校准等,确保测量结果的准确性和可靠性。 第三部分:热成像技术的应用领域 工业故障诊断与预测性维护: 电气设备检测: 识别电力输配电设备(如变压器、开关、连接点)的过热点,预测潜在的故障风险。 机械设备监控: 检测发动机、轴承、齿轮等运动部件的异常发热,评估磨损和润滑状况。 过程控制与质量检测: 监控生产过程中的温度分布,检测产品缺陷,如焊缝不良、材料均匀性问题等。 建筑热成像检测: 节能分析: 识别建筑物的热桥、隔热层缺失或损坏区域,评估能源损失。 水汽渗漏检测: 发现墙体、屋顶的水汽侵入点,防止霉变和结构损坏。 地暖系统检测: 检查地暖管道的铺设情况和运行状态。 医疗健康领域: 体温监测与诊断: 非接触式体温测量,辅助疾病诊断,如发热、炎症的早期发现。 血液循环评估: 观察皮肤表面温度分布,评估肢体末梢的血液循环状况。 运动损伤检测: 识别运动损伤区域的炎症反应和血液灌注变化。 安防监控与目标检测: 夜间监控: 在低光照或完全黑暗环境中实现目标探测与识别。 入侵检测: 通过感知人体发出的热信号,实现对非法入侵的预警。 边境巡逻与搜索救援: 探测隐藏在植被或复杂地形中的人员。 科学研究与环境监测: 动植物行为研究: 观测野生动物的活动规律和生理状态。 环境污染监测: 检测工业排放物的热特征,识别污染源。 地质勘探与火山活动监测: 探测地下热异常,监测火山活动。 第四部分:先进热成像技术发展趋势 高分辨率与高灵敏度技术: 介绍下一代探测器技术,如微测辐射热计(Microbolometer)的性能提升,以及量子阱红外光电探测器(QWIP)、超晶格(Superlattice)等先进探测器的研究进展。 多光谱与高光谱热成像: 探讨如何融合不同波段的红外信息,以获取更丰富的目标特性,实现更精准的识别与分类。 智能化与AI在热成像中的应用: 介绍机器学习和深度学习算法在热图像分析、目标识别、异常检测等方面的应用,提升热成像系统的自动化和智能化水平。 便携式与低成本热成像解决方案: 探讨热成像技术向消费级市场的渗透,以及相关的技术挑战和发展方向。 本书旨在为从事红外热成像技术研究、产品开发、系统集成以及相关应用领域的工程师、研究人员和技术爱好者提供一本系统、详实、实用的参考手册。通过对基础理论的深入讲解和前沿技术的全面介绍,帮助读者掌握热成像技术的精髓,并将其有效地应用于各自的研究和实践中。

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最近在阅读一些关于智能交通和自动驾驶技术的文献时,我注意到对道路表面温度、车辆部件温度的实时监测非常重要,尤其是在恶劣天气条件下。《多光谱辐射测温理论与应用》这本书的题目,让我觉得它可能为这些应用提供关键的技术支持。我了解到,红外热成像技术已经被广泛应用于夜视和目标识别,而温度测量是其核心功能之一。但是,单一波段的红外测量可能会受到环境因素(如湿度、大气衰减)以及目标自身发射率变化的影响。因此,“多光谱”的概念让我觉得它能够通过分析不同波长下的辐射信息,来更准确地补偿这些干扰,从而获得更可靠的温度数据。我非常想了解书中是如何解释“多光谱”的优势的,例如,是否会提到特定波长组合能够有效区分物体本身的热辐射和环境反射的红外线?在“理论”方面,书中是否会深入探讨这些不同波长下的辐射方程,以及如何构建能够鲁棒地反演温度的模型?在“应用”层面,我尤其期待看到书中关于车辆温度监测、交通基础设施(如桥梁、隧道)的温度异常检测,甚至是通过遥感手段对大范围区域进行温度普查的应用案例。

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最近在整理一些关于工业自动化和智能制造的资料时,无意间翻到了《多光谱辐射测温理论与应用》这本书,顿时就被它的内容所吸引。我主要从事的是设备诊断和故障预测方面的工作,而温度异常往往是设备早期故障的一个非常重要的信号。传统的接触式温度传感器虽然普遍,但在一些高温、高速旋转、或者腐蚀性环境的设备上,安装和维护都存在很大的困难,而且还可能影响设备的正常运行。多光谱辐射测温技术,顾名思义,就是利用物体辐射出来的不同波长范围的红外光来反推其温度,这是一种非接触式的测量方式,听起来就非常有前景。我尤其好奇书中会如何详细阐述“多光谱”这个概念,不同的光谱带在测温过程中各自扮演什么样的角色?它们如何协同工作来提高测量的准确性和鲁棒性?对于实际应用,比如在炼钢厂的连铸机上测量钢坯的温度,或者在飞机发动机内部测量涡轮叶片的温度,这些极端环境下,多光谱测温技术能够克服哪些特殊的挑战?书中关于“应用”的部分,是否会提供一些具体的案例分析,介绍不同行业如何成功引入并优化了这项技术,从而带来了哪些效益?这些都是我非常关心的问题。

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这本《多光谱辐射测温理论与应用》的题目实在太吸引人了!我一直对温度测量这个基础但又至关重要的领域非常好奇,尤其是那种能够“看见”温度的方式。读到这个书名,我立刻就联想到了很多科幻电影里的场景,比如用特殊的设备扫描物体,然后直接显示出表面的温度分布,这对于工业生产、科学研究甚至日常生活的许多方面都可能有着革命性的影响。我脑海中浮现出各种需要精确温度控制的场景:熔炼金属时如何确保温度均匀,化工反应过程中如何实时监控关键区域的温度变化,或者在航空航天领域,发动机运行时的高温部件如何被远程、无接触地监测。这本书名承诺的“理论与应用”让我觉得它不仅会讲解背后的科学原理,还会深入探讨这些理论如何在实际问题中落地生根,解决那些传统测量方法难以触及的难题。我特别期待能够了解多光谱测温究竟是如何实现的,它为何能够比单一光谱的测量方式更具优势,以及在不同应用场景下,需要考虑哪些特定的技术细节和挑战。这本书似乎为我打开了一个全新的视野,让我看到了温度测量技术的无限可能性。

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作为一名在材料科学领域进行研究的学者,我经常需要精确地控制和测量材料在各种高温条件下的性能变化。传统的接触式温度传感器,比如热电偶,在高温、腐蚀性环境或者真空环境下,往往会存在响应慢、寿命短、甚至引入测量误差等问题。《多光谱辐射测温理论与应用》这本书的题目,让我眼前一亮。我理解“辐射测温”是通过测量物体自身发出的电磁辐射来推断温度,这是一种非接触式的测量方法,天然地规避了上述接触式传感器的缺点。而“多光谱”则暗示了它比单光谱的红外测温方法更进一步,能够获取更丰富的信息。我希望书中能够详细阐述“多光谱”的科学基础,包括不同波长段的辐射特性如何受到材料性质(如发射率)和环境因素(如气体吸收)的影响,以及如何通过分析多光谱数据来提高测温的准确性和稳定性。书中关于“理论”的部分,是否会深入到辐射传输方程、光谱分辨率、以及反演算法的设计?在“应用”方面,我尤其关注它在材料热处理、高温相变研究、以及高能耗设备(如燃气轮机)内部温度监测等领域的实际应用案例。

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作为一名业余的天文爱好者,我一直对通过望远镜观测遥远天体,并从中推断其物理参数充满兴趣。尽管我主要关注可见光波段,但我知道红外天文是了解宇宙的重要窗口,很多天体在红外波段表现活跃,其辐射特性与温度密切相关。《多光谱辐射测温理论与应用》这本书的题目,虽然听起来偏向工程应用,但“多光谱”和“辐射测温”的概念,却让我觉得它可能包含了某些适用于天体物理学的基本原理。我好奇书中关于“理论”的部分,是否会涉及到普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定律等描述黑体辐射的基本物理定律,这些定律同样适用于描述天体的热辐射。书中提到的“多光谱”,是否是指通过不同滤光片或者分光器件,分别观测天体在不同红外波段的辐射强度,从而利用这些数据来推断天体的表面温度、甚至是其内部的温度分布?我尤其想了解,在天文学领域,哪些特定的光谱通道被认为是测量天体温度的关键,以及如何处理背景辐射和尘埃遮蔽等对观测造成的影响。如果书中能提供一些与天体物理学相关的应用思路,哪怕是间接的,那将是非常有启发性的。

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我一直对那些能够“看”到我们肉眼看不到的物理现象的技术非常着迷,而温度,这个无处不在却又常常难以精确把握的物理量,更是激发了我强烈的好奇心。《多光谱辐射测温理论与应用》这本书名,让我感觉它能够揭示一种超越传统温度计的感知方式。我脑海里想象着,通过分析物体在不同波长下的“光芒”,就能够精确地知道它的温度,这本身就充满了科学的魅力。我迫切想知道,书中所说的“多光谱”,究竟是指哪几个关键的光谱范围?它们是如何被选择出来的,又各自反映了物体温度的哪些信息?书中会详细解释这些光谱信息的提取和处理过程吗?例如,是否需要复杂的滤光片或者光谱仪?“理论”部分是否会深入到普朗克定律、维恩位移定律等基础理论,并在此基础上构建起多光谱测温的数学模型?同时,“应用”部分对我来说同样重要,我想了解这项技术在哪些实际场景中发挥了关键作用,比如在高温工业炉膛内部的温度分布监测,或者在食品生产过程中对物料进行非接触式的温度检测,这些场景听起来都充满了挑战,也展现了这项技术的价值。

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我是一名对光学和传感器技术充满热情的学生,最近在准备一项关于非接触式传感器的研究项目。《多光谱辐射测温理论与应用》这本书名简直就是为我量身定制的。我了解到,基于辐射的温度测量是利用物体发出的电磁波来推断其温度,而红外波段是其中最常用也是最有前景的范围。但传统的红外测温仪通常只关注某个特定的窄带,而“多光谱”的概念让我意识到,同时监测多个波长范围的辐射信息,或许能提供更丰富、更准确的温度信息。我非常期待书中能够详细阐述“多光谱”的具体含义,比如会涉及哪些关键的光谱窗口?为什么选择这些窗口?它们在测量不同类型物体或在不同环境条件下有什么优势?此外,书中对“理论”的阐述,是否会深入到辐射的物理本质,比如黑体辐射、灰体辐射以及实际物体辐射特性的偏差?而在“应用”方面,我希望能够看到这本书涵盖一些前沿的研究方向,比如如何利用机器学习或深度学习来优化多光谱测温的算法,或者在一些新兴领域,如远程感应、环境监测、甚至是医疗诊断中的应用潜力。

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作为一名在精密制造领域工作的工程师,我深切体会到温度控制在产品质量和工艺稳定性中的关键作用。在许多高端制造过程中,例如半导体芯片的封装、精密光学元件的退火处理,或者3D打印金属部件的烧结,都需要对工作区域的温度进行极其精确和实时的监控。传统的温度传感器,如热电偶或电阻温度计,虽然可靠,但在某些场景下存在安装困难、响应速度慢、易受电磁干扰等问题。而《多光谱辐射测温理论与应用》这本书名所暗示的非接触式、多波段的测量方式,无疑为解决这些痛点提供了新的思路。我特别想了解,书中是如何论述“理论”部分的?它会从辐射传输方程、光谱学原理出发,详细解释多光谱测温的数学模型和物理基础吗?在“应用”层面,我期望能看到书中提供一些针对我所在领域的具体案例,比如如何在高真空环境下测量极小物体的温度,或者在高速运动的工件表面实现无损的温度检测。这本书是否会涵盖一些关于提高测量精度、抗干扰能力以及数据处理算法的先进技术?

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我是一名在能源管理领域工作的专业人士,一直关注如何提高能源利用效率和降低运行成本。在许多工业能源消耗环节,例如锅炉、窑炉、管道等设备,温度的精确控制和监测对于优化运行状态、防止能源浪费至关重要。《多光谱辐射测温理论与应用》这本书的题目,让我觉得它可能提供了一套更先进、更精密的温度监测解决方案。我了解到,红外热像仪在能源领域已经被广泛应用于检测热泄漏和设备过热点。但“多光谱”的概念让我思考,是否可以通过同时分析物体在不同红外波段的辐射特性,来更准确地区分物体的真实温度和其表面发射率的变化?这对于能源设备中常出现的表面氧化、污垢积聚等情况,应该会有很大的改善。我期待书中能够详细阐述“多光谱”测温的技术优势,比如如何提高在复杂工况下的测量精度和可靠性。在“理论”方面,我希望看到书中能够解释如何建立基于多光谱数据的温度反演模型,以及如何考虑不同波长下的发射率、吸收率等因素。在“应用”方面,我尤其关心它在工业锅炉效率评估、蒸汽管道泄漏检测、以及可再生能源设备(如太阳能集热器)的性能监测等方面的实际案例。

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我是一个对物理学基础理论有着浓厚兴趣的学习者,尤其对热学和电磁学方面的交叉应用情有独钟。《多光谱辐射测温理论与应用》这个书名,听起来就蕴含着深刻的物理原理和广泛的技术实践。我一直对黑体辐射和普朗克定律等基础概念很熟悉,也知道物体会发出不同波长的电磁辐射,而这些辐射的强度与温度密切相关。但是,如何将这些理论转化为实际的温度测量手段,尤其是在复杂的实际环境中,如何排除干扰,如何提高精度,这些才是真正困难的地方。这本书名中的“多光谱”三个字,让我联想到可能涉及到对物体在不同波长范围内的辐射进行分析,这或许能克服单一波长测量可能存在的局限性,比如发射率的变化、背景辐射的干扰等。我希望书中能够详细地讲解这些背后的物理机制,包括不同光谱区域的辐射特性、如何选择合适的光谱通道,以及建立精确的温度反演模型。同时,“应用”部分也很吸引我,如果能看到这项技术如何在材料科学、能源工程、甚至生物医学等领域得到应用,那将是极大的启发。

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