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光学小知识:紫外光揭示隐藏的细节

发表时间:2022-10-31 11:27

紫外光揭示隐藏的细节

紫外光(Ultraviolet)占太阳光总量的10%,波长10nm-400nm。而人眼可视光波波长在400-700范围内,因此紫外光无法被肉眼识别。

紫外光按波长可分为三个范围,分别为:UVC(100-280nm)、UVB(280-320nm)和UVA(320-400nm)。最短波长的紫外光UVC几乎被大气阻挡,无法到达相机传感器。UVB光段的紫外光能够到达相机传感器,但传感器中有机硅的反应也是很弱的。因此,可作用于传感感器有机硅并影响成像的紫外光95%都在UVA波段中。

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普通玻璃杂质铁和钠较多,会吸收紫外光。由极高纯度的二氧化硅(玻璃)制成且采用特殊设计的光学镜头,才能让紫外光充分到达传感器。在下图中,上方的图像是在室外拍摄的,下方的图像是在室内隔着玻璃拍摄的。通过两图对比,明显可见紫外光有助于曝光和捕捉更多的细节。

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紫外成像技术的应用

专业的紫外成像镜头必须使用特殊的紫外光学材料(紫外玻璃或晶体)来制造透镜,紫外光学系统也需要进行色差校正以保证系统具有良好的性能,但由于可选择的紫外光学材料有限且色散系数差别较小,因此紫外光学系统的色差校正有一定的难度。

紫外成像镜头完全不受强烈可见光的影响,也不受环境变化(雾、霾及昼夜变化)或其他高温干扰源的影响,因此,精度高:抗干扰能力强,适用于各种复杂环境(夜间、恶劣气候、电磁干扰等),能实现厘米级的高精度定位;灵敏度高:成像的响应时间达到10ms级;监测范围广:能够在数公里外进行实时监测,通过架设云台或直升机观察等方式,能够覆盖很大一片区域;结构简单:检测成像系统体积小、重量轻,功耗低。

紫外成像技术在飞机破雾盲降、船舶破雾引航、导弹告警、天基预警、森林火情告警、电网安全监测、海上搜救、卫星导航以及刑事侦查等方面逐步广泛应用。电力系统和高铁系统中使用紫外成像,可实现灵敏度高的电晕和电弧检测,以发现早期局部缺陷,提出预警;并能监控设备运行,避免设备带病运行,避免重大事故的发生。除此之外,还能通过紫外成像实现远距离实时监测森林火情,而不受其他高温物体干扰,解决现有红外与可见火情告警虚警率高的问题。

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晕和放电部位大量辐射紫外线


20221024

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