Использование инфракрасного и оптического диапазонов радиоволн для передачи информации

К оптическому диапазону
относятся электромагнитные колебания с длиной волны 0,39÷0,75 мкм, воспринимаемые человеческим глазом.
К инфракрасному диапазону
относятся волны длиной 0,75÷1000 мкм, занимающие промежуточное положение между оптическими и миллиметровыми волнами. Инфракрасный диапазон делят на три области: ближнее инфракрасное излучение - от 0,75 до 1,5 мкм, среднее - от 1,5 до 5,6 мкм и дальнее - от 5,6 до 1000 мкм.

При использовании оптического и ИК диапазонов для целей связи преимуществом является возможность передачи большого количества информации, поскольку спектр этих диапазонов достигает 10 МГц.
Системы связи оказываются помехозащищенными благодаря применению узкополосных фильтров и большой направленности излучения.
Оптические и ИК волны испытывают ослабление при прохождении атмосферы, особенно если сна насыщена водяными парами и пылью. Подобно радиоволнам, эти волны рефрагируют в неоднородной атмосфере.

История открытия
Первым был изучен оптический (видимый) диапазон спектра. Это связано прежде всего с тем, что первым источником тепла и света, который знали люди древности, было Солнце. Зависимость человека от Солнца вынуждала вести за ним постоянные наблюдения, искать закономерности в его поведении. Именно по этой причине астрономия является древнейшей наукой. Первые таблицы солнечных и лунных затмений составлялись уже в 747 г. до н. э. Наряду с выяснением закономерностей движения Солнца, изучалась и сама природа солнечного излучения, света.
Инфракрасный диапазон электромагнитного спектра был обнаружен в 1800 г. английским астрономом В. Гершелем. Ученый проводил серию опытов, чтобы выяснить, какой нагревательной способностью обладают различные участки солнечного спектра

Источники и приемники ИК-излучения

Применение ИК-излучения
Инфракрасная спектроскопия
раздел спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в инфракрасной области спектра.
Инфракрасная фотография
И. ф. позволяет получать дополнительную информацию об объекте. Так как ИК-излучение рассеивается при прохождении через дымку и туман меньше, чем видимое излучение, И. ф. позволяет получать чёткие снимки предметов, удалённых на сотни км.
Инфракрасный нагрев
Инфракрасный нагрев - нагрев материалов электромагнитным излучением с длиной волны 1,3—4 мкм (инфракрасное излучение). И. н. основан на свойстве материалов поглощать определённую часть спектра этого излучения.

Применение ИК-излучения
Электроннооптический преобразователь
На этом принципе построены различные приборы ночного видения (бинокли, прицелы и др.), позволяющие при облучении наблюдаемых объектов И. и. от специальных источников вести наблюдение или прицеливание в полной темноте.
Тепловизоры
Инфракрасное излучение является низкоэнергетическим и для глаза человека невидимо, поэтому для его изучения созданы специальные приборы - тепловизоры (термографы), позволяющие улавливать это излучение, измерять его и превращать его в видимую для глаза картину.

Области применения методов тепловидения
В целях военной разведки и охраны объектов
в ручной тепловизионный ночной визир человека можно увидеть в полной темноте на расстоянии 300 м. Объекты обычной военной техники видны на расстоянии 2-3 км. На сегодняшний день созданы видеокамеры данного микроволнового диапазона с выводом изображения на экран компьютера, чувствительностью в несколько сотых градуса.
Для нахождения дефектов в различных установках
Например, на мостах и тяжелых опорных конструкциях при старении металла или нерасчетных деформациях начинает выделяться больше энергии, чем должно.
В современной медицине
тепловизионное обследование служит для диагностики на ранних стадиях (до рентгенологических проявлений, а в некоторых случаях задолго до появления жалоб больного) ряда заболеваний.

Области применения методов тепловидения
Термография — метод функциональной диагностики, основанный на регистрации инфракрасного излучения человеческого тела, пропорционального его температуре. Распределение и интенсивность теплового излучения в норме определяются особенностью физиологических процессов, происходящих в организме, в частности как в поверхностных, так и в глубоких органах.
Радиометрический подход весьма перспективен. Он предполагает использование самой современной техники и может найти применение для проведения массового профилактического обследования, получения количественной информации о патологических процессах в исследуемых участках.

Области применения методов тепловидения
Энергетика
состояние дымовых труб и газоходов
состояние статоров генераторов
проверка маслонаполненного оборудования
теплоизоляция турбин, паро- и трубопроводов
обнаружение мест присосов холодного воздуха
контроль состояния теплотрасс
Нефтегазовый комплекс
проверка состояния электрооборудования
контроль технологических линий
поиск энергопотерь
обнаружение утечек из газопроводов
предотвращение пожаров

Области применения методов тепловидения
Энергосбережение
диагностика ограждающих конструкций
обнаружение теплопотерь во внутренних помещениях и снаружи зданий и сооружений
определение теплоизоляционных свойств материалов
Химическая промышленность
проверка герметичности и изоляции емкостей для хранения различных жидкостей и газов
Машиностроение
контроль подшипников, зубчатых передач, валов, муфт и т. д.
обнаружение несосности оборудования
контроль температурных режимов сварки
термоэластический анализ напряжений

Области применения методов тепловидения
Микроэлектроника
контроль качества сборки печатных плат
Автомобильная промышленность
проектирование климатических систем автомобиля
контроль за ультразвуковой сваркой амортизаторов
разработка и проверка дисковых тормозов
контроль теплообменных процессов в радиаторах, двигателях и выхлопных системах