整理时间：2020-02-16
整理内容：红外波段的选择

客户的问题：在我的应用中，到底是选择中波红外还是长波红外波段？
这是一个非常好的问题。
即便是做红外相机的专业人士，他们未必能够回答出这个问题，涉及到光谱的选择问题，他们也最多能够从理论上做一定的分析，但是这结果未必准确。关于这段光谱的选择，涉及到的内容很多，并非简单的黑体辐射理论等。
这个问题，让我回想到了我的第一份工作，当时我是从事海用雷达研发的一名助理工程师。如何选择适当的频谱，是研制这部雷达的第一步。当时，课本《雷达原理》上的第一章知识就足以让我初步回答这个问题了。频谱其实在广义上来说，也是光谱，只是在无线电那个波段范围内，我们常用 频谱 来表述。雷达的频谱命名目前一直沿用二战时期的命名引入，当时战争年代，为了保密，雷达的频段都是以代号为命名，L、C、X、S、K、Ku、Ka 等命名。这个代号背后会对应一个波长以及频率的范围数值（人为命名了，并无什么规律，这个只能记了）。当时我只知道一些远距离的目标，需要采用波长长的无线电去探测，近距离且要求测速测距精度的采用波长短的无线电去探测。在路基，舰船上的远距离侦查都采用的波长长的雷达频段，比如常用的就是L、C、X波段，它是利用波长长的无线电的衍射能力更强，不容易受衰减。
那么，我们在这里相机，到底是选择中波红外波段还是长波红外波段，这里和雷达还是有两点不同的。
第一，雷达是主动的，它是有发射有接收的。红外相机，被动的，一般都是只接收的。当然，非要是抬杠的话，第一代的夜视仪器就是主动的，它是因为目标的能量太小，它需要一个高功率同接收探测器波段相同的光源对目标进行照射。
第二，红外相机光谱的选择考虑的因素更多，更复杂，依赖的理论较少，依赖的实际测量，以及根据测量数据后的建模更多一点。

怎么来回答这个问题
正式回答这个问题，还真是难。因为我没有根据各种环境，气候等去做两个波段的对比试验，没有事实的结果，这时候理论又不可靠，这些经验值的获取，费时费力费钱，要做是不现实的。那么，只能查找资料了呀。
好吧，让我看看来自UK的这家欧洲高级技术咨询公司的回答吧。

下面我将参考一家欧洲高级技术咨询公司的资料进行回答（擦亮眼，细细品读）

热成像系统经常应用与一个理想的全天时全天候的监视的场合，包括边境或者机场。
但是通常很难回答到底是选用MWIR（3~5um）还是LWIR( 8-12um )的热成像仪器。
我们将会帮助在你的应用以及经济预算上，帮助你如何在二者中做选择。

好吧，先来点物理知识吧。
红外光谱的划分是根据 大气窗口进行划分的。

值得一提的是，热成像一般指的是MWIR和LMIR两个波段的，SWIR不是。MWIR和LMIR能够体现物体自身的发热状态，SWIR大多反映的被反射的。

which one，哪个好呀
这可不简单，这和很多因素相关，包括

• 1)地理和气候
• 2)大气传输
• 3)目标温度
• 4)太阳光作用
• 5)您的经济预算

1)地理和气候

这里没有画南极，因为南极洲不是我们常驻的地方，除非有哪个人的需求是看企鹅。那么我只能说是，请参考北极的吧。

上面这个图是全球的几个气候与地理分区。
一般来说，低温环境用LWIR,温暖环境用MWIR.

2)大气传输
大气传输衰减和当地的气候条件息息相关（雾气，水蒸气，雨，漂浮物等）
a）水汽方面
中波红外（MWIR） 受水汽，湿度的影响较 长波红外（LWIR）小。所以我建议在海岸线监控，轮船航行监视，港口监视使用中波红外（MWIR）.
b）雾天方面
长波红外（LWIR）比中波红外（MWIR）好。
c） 气溶胶，烟方面
长波红外（LWIR）比中波红外（MWIR）好。因此长波红外在军事和救火上用的较多。
尽管是这样，但是在10Km以上的探测，大多数的气候环境下，中波红外要比长波红外好。因此中波红外经常应用在远距离的监视应用中。

3)目标温度
在大多数的应用中，经常是观察人或者车，通过黑体辐射公式进行计算，在大多数的场景中，长波下的辐射通量要大于中波的。
尽管如此，热对比度，中波要大于长波的。一幅图像不就是目标与背景的差异吗，这种差异不就构成了图像吗。所以更愿意选择中波。
尤其是看导弹和飞机尾焰，更多采用中波。

4）太阳影响
太阳影响对长波红外是微不足道，而中波红外可以看到太阳。
因此，LWIR成像仪可提供更一致的白天和晚上之间的图像。 然而，前提是请确保您的LWIR摄像机是“太阳免疫（防晒）”，即可以抵抗直接暴露于阳光，实际上太多或太直接地暴露在阳光下，一些低成本的未冷却微量辐射热计可检测器会被“烧毁”。
相反，大多数MWIR电流技术是“太阳免疫（防晒）”的。实际中太阳闪光会降低MWIR性能。例如在海岸监视应用中，水面反射出阳光可能会隐藏潜在的目标。
5）您的预算
最后一个，也是很关键的一个。那就是money。有钱不成问题，我不做选择题，两个我都要。价格一般和产品性能是成比例的，一分钱，一分货呗。
一般的非制冷长波红外就可以满足近距离和中距离的需求了。
制冷的短波红外和制冷的长波红外性能很好，如果您的预算够的话，可以采用。
通常，制冷的长波红外要比制冷的中波红外贵很多。
注意，没有非制冷的中波是可以应用在监视行业内，因为基本上就不存在非制冷中波红外。

来个大总结
讲到这里，还没有一个‘’如何在MWIR和LWIR中选择‘’的的固定选择方案。但是，以下列表是我们根据应用场景给出的选择方案。

一些尖端的软件模型，例如，美国的NVTHERM，可以模拟实际
每个热像仪在特定条件下的性能监视场景（大气传播，目标温度，背景温度）。
因此，我们只能建议您：询问您的散热相机供应商进行演示，以帮助您在MWIR和LWIR之间选择最合适的热像仪系统。

这个问题可能会在未来’‘MWIR / LWIR双波段热像仪’‘应用很广很活跃的时候，显得很过时。如今，’‘MWIR / LWIR双波段热像仪’'已经存在，但是它们的应用仅限于特定的军事用途，并未应用在日常领域中。

---

结束。。。