真假目标热特性差异的理论分析

根据传热学原理,建立了假目标和真目标的简单传热模型,计算了一日内假目标和真目标温度随时间的变化,结果表明:假目标表面温度可以通过热平衡方程求解;真目标温度日变化受厚度的影响最大,厚度越大,温度变化越平缓,厚度越小,越接近假目标.表面发射率对真目标或假目标温度变化有相同的影响,发射率越低,一日内表面温度就越高.太阳能吸收系数仅在白天具有太阳辐射时对温度有影响,它与发射率对温度的影响刚好相反.     

低发射率涂层对目标温度影响的数值模拟

根据传热学原理,建立了涂层目标的传热模型,计算了一日内目标真实温度和辐射温度随时间的变化以及涂层对目标真实温度和辐射温度的影响,结果表明:涂有低发射率涂层的冷静态目标的真实温度和辐射温度白天都有所降低,尤其是辐射温度,白天降低明显,但真实温度和辐射温度夜间变化都不明显;低发射率涂层对抑制目标红外辐射有一定的作用,而且采用不同发射率级差的涂层实施热斑点是可行的.     

3mm波段隐身目标辐射温度的温变模型

针对表面温度变化会影响毫米波辐射温度的问题,对隐身目标表面温度变化情况下的毫米波被动隐身效果进行了建模研究。在分析发射率受变化的物理温度影响的基础上,提出了目标辐射温度的温变模型,并利用3 mm交流辐射计测量得到的发射率计算相应目标的温变系数。然后,使用3 mm直流辐射计直接测量目标的辐射温度,并与模型计算结果进行比较,验证了模型的正确性。最后,使用温变模型以及常温测试数据,预测了不同温度条件下的隐身装甲车辆模型的表面辐射温度分布情况。     

涂料发射率对航行舰艇红外特征的影响研究

随着红外探测与制导技术的飞速发展,对于舰艇红外特征及其隐身技术的研究具有越来越重要的军事意义.根据合理的假设,将复杂的三维辐射与对流耦合瞬态导热问题简化为一维瞬态导热问题.在短波吸收率为0.5固定不变的前提下,通过改变涂料表面发射率,利用有限体积法模拟不同航速下,舰艇表面温度与辐射强度在一天中温度较高和较低的两个时刻的变化.通过研究发现:舰艇在一定航速、不同时刻和不同波段内,动态红外特征达到最低值的发射率不等,白天略低于晚上,航速越高,最优发射率越小.该结论对舰艇红外隐身涂料发射率的研究具有重要参考意义.     

基于红外测温的柴油机排气温度不均匀度诊断

设计了柴油机排气红外监测试验台,利用红外热像仪在不同运行工况下测量6135柴油机歧管表面温度,得到了由排气管表面温度确定柴油机排烟气体温度的计算方法。分析了各缸排气歧管表面温度不均匀度与排烟温度不均匀度的关系,研究了表面发射率随温度变化的关系,验证了红外监测技术在柴油机排气不均匀度诊断和预测上的可行性和有效性。     

用于补偿高温影响的红外热成像仪测量方法研究

针对常用的红外热成像仪受周围高温物体热辐射影响而导致测温不准的问题,根据测温原理和红外热辐射理论,设计出了一种基于该类型红外热成像仪的高温补偿测量方法。结果表明,选用发射率为0.5的遮挡材料时,可以完全补偿高温辐射的影响;当发射率等于1时,相当于忽略了高温物体的热辐射,没有起到补偿作用;发射率越大于0.5,测量温度就越高于真实温度;发射率越小于0.5,测量温度就越低于真实温度。     

前置反射器辐射温度计系统误差研究

本文对前置反射器辐射温度计的系统误差进行了研究,推导出根据其测量值计算被测表面温度和发射率的公式,从而提高了此类仪表的测量精度,较好地解决了某些低发射率表面的温度和发射率测量问题。     

用模拟现场状态标定红外测温仪器

一前言在使用红外测温仪器测量物体表面温度时,发射率的影响是很重要的因素。物体的辐射强度不仅取决于物体的温度,而且还取决于物体的黑度,即发射率(ε)。但发射率的准确数值是不易测得的。影响ε数值的因素很多,它与测量条件、物体的表面状况等都有很密切的关系。许多资料中提到,同一物体,在相同温度下,其辐射率往往有较大差异,这和上面所谈到的诸因素对测试条件的影响是分不开的。但具体到仪器使用时,因现     

电脉冲除冰系统积冰检测的数值仿真与分析

为实现防除冰系统一体化,本文提出一种利用低压电脉冲除冰系统作为热激励进行积冰检测的技术,从理论角度论述了基于电路-电磁-传热耦合物理场的原理,并运用有限元数值仿真求解了各物理场状态,得到了积冰表面温度分布状况.同时讨论了设计参数如间距、放电电压、蒙皮厚度这3个参数对积冰表面温度的影响,得出了蒙皮-线圈间距越小、蒙皮厚度越小、放电电压越大,越能有效提高积冰表面温度,可改善积冰检测效果的结论.该方法为防除冰系统一体化设计提供了分析思路.     

热处理对氧化铋在8μm～14μm波段内的发射率的影响

本文通过设计正交实验,采用不同的热处理工艺对着色颜料氧化铋粉末进行热处理,随后测量样品在8μm～14μm波段的平均法向发射率,并得出优化的热处理工艺路线;对各个影响因素进行的分析表明,温度是热处理过程中影响样品发射率变化的主要因素,并通过XRD、SEM、EDS等多种表征手段,分析了红外发射率变化的内在机理.结果表明,晶格畸变是引起发射率变化的主要因素,而由气体分子吸附引起的表面成分变化对发射率也有一定的影响.     

地物目标热红外光谱发射率的野外测量方法研究

在航天红外遥感应用中,地物目标光谱发射率是卫星遥感测量地面温度的一个重要参数。野外测量的大气环境、目标背景和地物的热力学特性等因素的影响,使得野外测量地物目标表面光谱发射率变得较为复杂。重点讨论了利用傅里叶变换红外光谱仪野外测量地物目标光谱发射率的方法和程序,介绍了几种正确分离目标温度与发射率的方法。野外测量实验结果表明,按照文中所述的测量方法,测量得到的地物热红外光谱发射率具有良好的一致性,发射率测量误差小于0．02。     

Model-based emissivity correction in pyrometer temperature controlof rapid thermal processing systems

Single-wavelength pyrometers are most often used to infer wafer temperature in rapid-thermal-processing (RTP) systems. A constant wafer emissivity is assumed with a pyrometer, but a variation in the wafer's surface emissivity can result in an error in the inferred temperature which affects the temperature control of the RTP system. A time-dependent variation is evident in rapid thermal chemical vapor deposition where the emissivity is a function of the film type and thickness. An approach which uses a physically based model of the emissivity variation as part of the feedback control loop is described. The technique employs a first-order model of the emissivity as a function of film thickness from which a projected actual wafer temperature is inferred. The film thickness is approximated using a valid growth-rate expression and temperature as a function of time. These models are then incorporated into the feedback loop of the RTP control system     

基于温度和发射率场的涂层损伤检测方法

在现代化国防和航空航天领域,目标表面涂覆具有热防护、电磁屏蔽、降低红外辐射等性能的材料,可有效保护目标,但其处于目标的表面,长期受到周围环境影响,易出现气泡、划痕、脱落等不同类型的损伤,造成涂层性能大幅度降低,无法有效保护目标。因此,需要定期对目标涂层进行检测和维护。通过研究涂层损伤与温度和发射率之间的关系,结合热辐射定律、比色测温技术、发射率测量方法,搭建一套红外热像仪的检测装置,提出一种基于涂层温度和发射率场的涂层损伤检测方法。将研制的检测装置应用于以铝为基底的氧化铝涂层,通过分析氧化铝的温度和发射率准确识别涂层内部和外部损伤,验证了基于温度和发射率场的涂层损伤检测方法的理论模型,以及检测装置的可行性与适用性。     

基于标准黑体的物体表面发射率计算方法研究

红外测温仪器的精度和被测物体表面的发射率对测量物体红外辐射特性的准确性影响很大。为了提高物体表面发射率的计算精度,先通过标准黑体对红外热像仪进行标定。然后,利用标定好的红外热像仪测量温度,计算出被测物体表面的发射率。将基于神经网络的红外热像仪标定方法应用到目标发射率的求解方法中,有效地消除了热像仪的系统误差。测试装置简单,测试结果准确。同时,温度和发射率的精确测量为红外隐身材料的研制奠定了基础。     

An optimization algorithm for separating land surface temperatureand emissivity from multispectral thermal infrared imagery

Land surface temperature (LST) and emissivity are important components of land surface modeling and applications. The only practical means of obtaining LST at spatial and temporal resolutions appropriate for most modeling applications is through remote sensing. While the popular split-window method has been widely used to estimate LST, it requires known emissivity values. Multispectral thermal infrared imagery provides us with an excellent opportunity to estimate both LST and emissivity simultaneously, but the difficulty is that a single multispectral thermal measurement with N bands presents N equations in N+1 unknowns (N spectral emissivities and LST). In this study, we developed a general algorithm that can separate land surface emissivity and LST from any multispectral thermal imagery, such as moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS) and advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer (ASTER) data. The central idea was to establish empirical constraints, and regularization methods were used to estimate both emissivity and LST through an optimization algorithm. It allows us to incorporate any prior knowledge in a formal way, The numerical experiments showed that this algorithm is very effective (more than 43.4% inversion results differed from the actual LST within 0.5°, 70.2% within 1° and 84% within 1.5°), although improvements are still needed     

基于LRO卫星Diviner热红外发射率的尺度问题研究

尺度问题作为对地观测的主要挑战和遥感科学的核心问题,一直以来备受关注.国内外学者对这一问题进行了大量的基础理论研究和科学验证工作,探讨和解决了许多与遥感尺度相关的核心问题.当然,在遥感探测内容中,发射率和温度遥感中也存在明显的尺度问题.以往混合像元发射率尺度问题的研究往往集中于地球表面,幸运的是,月球为我们研究这一问题提供了绝佳的对象.同时,伴随着Diviner热辐射探测器月表测量数据的不断更新,混合像元中发射率尺度问题的具体研究及其定量描述逐渐变为可能.本文以月表Diviner热红外测量数据为基础,在充分研究和分析Diviner数据特征和发射率计算方法的前提下,以不同尺度下的Apollo 15登月区或者登月点热红外发射率为研究对象,依据混合像元发射率定义,分析和研究了混合像元中发射率的尺度转换和尺度效应两个问题,从发射率数值角度出发讨论和验证了尺度变换和尺度效应的一般规律,并给出定量描述,希望能够为尺度变换和尺度效应等问题的研究提供理论支持和实验依据.     

热像仪对QFN封装表面发射率环境透射率的标定

使用红外热像仪对未切割分离的QFN封装在40~200℃进行了塑封料面、铜面和缝表面发射率的标定,并分别利用上述三面对实验环境的空气透射率进行了标定。结果表明:直接计算法和直接调节法可以很好地应用于塑封料发射率标定,直接计算法可以应用在缝处、铜面发射率标定。塑封料发射率标定结果在0.97左右;缝处发射率标定值随着温度升高由0.17~0.35呈线性递增趋势变化;铜面发射率标定值随温度升高出现先稳定后增大趋势。塑封料面、铜及缝处对空气透射率标定值在100%左右,上下波动不超过2%。该实验结果可为红外热像仪测定QFN的使用温度及切割分离时的温度提供相应参数。     

有机电致发光器件的热学特性分析

采用COMSOL有限元分析软件的固体传热模块,对有机电致发光器件（OLED）的热学特性进行了仿真,发现器件温度随着输入功率成线性增大。在驱动电流为150 mAcm-2时,仿真结果表明,Alq3发光层的最高温度为82.994 3℃;玻璃基板下表面的最高温是77.392 6℃;器件阴极表面中心区域的最高温度为82.994 2℃,其平均温度为78.445℃。通过改变功能层热传导率、功能层厚度、对流换热系数、表面发射率等参数模拟其对OLED器件热学特性的影响,结果表明,当增加基板的热传导率时,OLED器件温度显著下降而且表面及内部温度梯度大幅减小;提高空气对流换热系数及基板的表面发射率,OLED的温度可以大幅减小。而其他参数则对其影响并不明显。     

非平表面的红外热像测温修正方法研究

利用红外热像仪测温需先设定被测表面的法向发射率,该发射率通常为定值。而当热像仪处于被测点的天顶角大于50°的位置范围时,由于被测点定向发射率的变化,必造成这些点的测温误差。对于非平表面,这样的点大量存在。因此,必须对其测温结果进行修正。本文针对使用单目红外热像仪测量非平表面温度时由于各点定向发射率的变化引起的测量误差进行研究,并依据物体表面定量发射率的变化规律,给出了测量点的温度修正系数。同时,通过点云三维建模,利用热像仪的几何成像原理推导出红外热像图与实际被测表面中点与点的对应关系,给出了通过红外热像仪测量非平表面的温度分布的误差修正方法。实验证明了该方法的有效性。