瞬态光谱测量技术与多光谱辐射测温技术的巧妙结合——用于测定火工药剂的燃烧温度

为了准确测量火工药剂的燃烧温度,分析了火工药剂的燃烧辐射特性,利用瞬态光谱测量技术测定了几种典型火工药剂燃烧火焰的辐射光谱曲线.在分析典型火工药剂的燃烧辐射光谱曲线的基础上,根据多光谱辐射测温技术的工作原理设计和研制了一种具有12个测试通道的多光谱辐射测温系统.采用黑体炉对该系统的稳定性和准确性进行了验证.最后以某火工...     

具有乘性信号和随机频率的分数阶振荡器中的随机共振

为了快速监测和识别化学品火灾,基于傅里叶红外光谱仪搭建了火焰光谱测试平台,并在室内封闭条件下对丙烯腈、乙腈两种含氮化学品以及无水乙醇的火焰光谱进行了监测分析研究(光谱范围为600～8000 cm^-1)。结果表明,在相同的燃烧条件下,分子辐射强度由强到弱依次为丙烯腈、乙腈、无水乙醇。这是由于丙烯腈和乙腈燃烧会产生比无水乙醇多的H2O分子,而且丙烯腈燃烧会产生大量炭黑。在对这三种化学品的燃烧火焰光谱进行去噪平滑处理后,它们大幅相似,但在1650 cm^-1、1830 cm^-1、2857 cm^-1、3750 cm^-1波数处也存在高温含氮气体独有的区分。结果表明,利用傅里叶红外光谱仪监测含氮化学品火焰光谱辐射的研究可为增强我国化学品火灾快速识别与发现能力提供理论及实践依据。     

基于傅里叶红外光谱仪的含氮化学品火焰光谱辐射特性研究

为了快速监测和识别化学品火灾,搭建了基于傅里叶红外(Fourier Transform Infrared, FTIR)光谱仪的火焰光谱测试平台。在室内封闭条件下对丙烯腈、乙腈两种含氮化学品和无水乙醇的火焰光谱进行了检测分析研究(光谱范围为600～8000 cm^-1)。结果表明,在相同的燃烧条件下,分子辐射强度从大到小依次为丙烯腈、乙腈和无水乙醇。这是由于丙烯腈和乙腈燃烧比无水乙醇燃烧时产生的H₂O分子更多,且丙烯腈燃烧会产生大量炭黑。这三种化学品的燃烧火焰光谱经去噪平滑处理后大体相似,但在1650 cm^-1、1830 cm^-1、2857 cm^-1和3750 cm^-1波数处存在高温含氮气体独有的差异。实验结论表明,通过用傅里叶红外光谱仪检测含氮化学品的火焰光谱辐射,可以增强我国化学品火灾的快速监测与识别能力。     

利用HITRAN数据库模拟计算乙炔火焰温度

在乙炔燃烧火焰中,OH的紫外发射谱在306.417 nm与306.821 nm处的发射峰(G0,G1)对温度变化非常敏感,通过分析OH发射谱特征能够获取关于火焰温度的信息.利用HITRAN提供的分子光谱数据库,模拟计算了OH在1000～3000K温度范围的发射光谱,分析了发射峰强度随温度变化的规律,得到温度与强度的经验关系式.测量了乙炔燃烧火焰的紫外辐射光谱,计算出乙炔燃烧火焰的温度.     

一种基于图像多特征的火焰识别算法

火灾探测技术的稳定性高、误判率低是目前研究的热点,重点分析了火灾火焰燃烧过程中色彩形态的变化过程.提出用火焰色彩、面积变化、尖角数、质心位置移动等信息作为火灾识别的依据,采用逐步排除、渐进的识别方式作出火灾判断的算法.实验结果表明,基于图像多特征的火焰识别算法能够有效识别出火灾火焰,并有很强的抗干扰能力.     

火灾传感器

发生火灾时，会出现火焰、烟雾和热等物理现象，所以对火焰、烟雾和热的探测能实现对火灾的报警。火焰探测器是利用火焰的辐射光谱作为探测信号的，有紫外探测器和ＣＯ２共鸣辐射检出型两种传感器。常用的热探测器有定温式和差动式，而烟雾传感器是离子型和光电型的。     

应用于森林火灾监测的中波红外相机设计

针对森林火灾监测的迫切性及现实意义,对火焰红外辐射特性进行分析,根据火焰的光谱曲线,得出观测火焰的适宜波段。基于以上分析结果,设计了一套应用于森林火灾监测的中波红外相机,并在外场模拟森林火灾现场,进行成像实验,得到了红外图像数据,实验结果表明监测效果良好。     

基于火焰特性分析的视频火灾检测

火灾中的燃烧过程是一种复杂且不稳定的过程,具有多种表征参数.因此,在火灾检测中,仅仅通过一两种参数的测量进行火灾的早期预警,很难达到较高的准确性和适用性,需要结合多个参数特征来提高系统的识别率.本文提出了一种基于火焰动态特征的火灾检测方法.利用火焰的特征,对火焰疑似区域进行分析.实验结果表明,该方法能较有效快速地检测出火灾,减少损失.     

光纤燃烧传感器及其测量系统的研究

设计了一种用于发动机燃烧火焰光谱分析的新型光纤传感器，并应用ＯＭＡ４光多通道分析仪在一台汽油机上进行了实际测量。试验表明，光纤燃烧传感器及其测量系统具有工作可靠，测量精度高，频率响应快等优点。光谱分析的结果证实了汽油燃烧火焰的由碳粒子的边续光光谱和各种中间产物的特征谱组成，这些光谱的光强度变化反映了燃烧过程的规律。     

飞秒激光成丝在火焰中诱导的荧光辐射及应用

飞秒激光脉冲在传输过程中, 克尔自聚焦和等离子体散焦相互作用形成了长距离的自导光通道, 该过程称为飞秒激光成丝。飞秒激光成丝在火焰中诱导的荧光辐射为燃烧诊断提供了新的可能性, 为理解燃烧过程、提高燃烧效率和减少污染物的产生提供了有用的信息。针对飞秒激光成丝诱导的荧光辐射在燃烧诊断中的应用, 介绍了飞秒激光在火焰中的传输特性以及成丝动力学过程, 陈述了飞秒激光成丝诱导非线性光谱的机理及其在高温燃烧场诊断应用中的研究现状和进展, 探讨了当前飞秒激光成丝在该领域所面临的挑战和应用前景。     

基于FTIR的目标背景辐射测量方法研究

介绍了用FTIR光谱仪进行目标背景辐射测量的方法，通过黑体对系统的光谱响应进行标定，得出系统的仪器响应函数IRF。分析背景辐射和大气的衰减作用对目标红外辐射的影响。应用MODTRAN大气辐射传输软件计算大气辐射等相关参数，给出了大气透过率谱以及测量得到的大气背景辐射谱。     

通用大气辐射传输软件(CART)分子吸收和热辐射计算精度验证

为检验通用大气辐射传输软件CART分子吸收和热辐射的计算精度,利用精确的逐线积分法（LBLRTM）和广泛使用的中分辨率大气传输模式（MODTRAN4.0）,就CART软件计算的晴空大气分子吸收透过率和热辐射进行对比验证。模拟了水平距离、观测天顶角和观测点高度对光电工程各观测波段内平均大气透过率和积分辐射的影响特性。结果表明:CART软件分子吸收的计算精度优于MODTRAN4.0软件,大气热辐射的计算精度和MODTRAN4.0相当。     

常温远红外陶瓷材料提高燃油燃烧效果的研究

介绍了常温远红外陶瓷材料在节油降耗方面的应用。在常用燃油对远红外线选择性吸收研究的基础上,确定了常温远红外陶瓷制品的特定辐射及制造工艺。并通过台架试验验证降低油耗的效果。     

利用HITEMP2010 的Malkmus 窄谱带模型参数库构建研究

为精确求解发动机高温燃气红外辐射特性,需要调用描述气体辐射传输特性的谱带参数如光谱吸收系数或光谱透过率,而谱带参数随气体温度、波数变化而变化。首先采用逐线计算方法,比较分析了气体分子谱线参数HITRAN2008和其高温扩展版本HITEMP2010的适用范围;其次,针对逐线计算复杂且效率低的问题,提出了一种基于Malkmus统计窄谱带模型的谱带参数库构建方法并开发了计算程序,在此基础上,分别计算了CO2、H2O的均匀路径单组分光谱特性、非均匀路径单组分光谱特性,还计算了CO2、H2O、N2组合的非均匀路径多组分光谱特性。研究表明:计算结果和试验数据吻合较好,说明所提出的基于HITEMP2010的Malkmus统计窄谱带模型适用于高温燃气辐射传输特性计算。     

Autonomous atmospheric compensation (AAC) of high resolution hyperspectral thermal infrared remote-sensing imagery

Atmospheric emission and absorption significantly modify the thermal infrared (TIR) radiation spectra from Earth's land surface. A new algorithm, autonomous atmospheric compensation (AAC), was developed to estimate and compensate for the atmospheric effects. The algorithm estimates from hyperspectral TIR measurements two atmospheric index parameters, the transmittance ratio, and the path radiance difference between strong and weak absorption channels near the 11.73 /spl mu/m water band. These two parameters depend on the atmospheric water and temperature distribution profiles, and thus, from them, the complete atmospheric transmittance and path radiance spectra can be predicted. The AAC algorithm is self-contained and needs no supplementary data. Its accuracy depends largely on instrument characteristics, particularly spectral and spatial resolution. Atmospheric conditions, especially humidity and temperature, and other meteorological parameters, also have some secondary impacts. The AAC algorithm was successfully applied to a hyperspectral TIR data set, and the results suggest its accuracy is comparable to that based on the in situ radiosonde measurements.     

通用大气辐射传输软件CART在场景计算中的应用（特邀）

研制了通用大气辐射传输软件CART,可以根据大气参数计算可见光到远红外波段的大气光谱透过率和背景辐射（包括环境散射太阳辐射和热辐射）。光学工程特别关注某一波段的大气透过率随天顶角、距离等参数的多维变化,需要快速计算这些场景变化的大气光学特性。介绍了CART新增的大气辐射传输二维场景计算功能。引入离散坐标法（DISORT）模块,一次计算可同时得到各方位角和天顶角的多次散射辐射强度,大大提高了计算效率。对于大气透过率和热辐射随空间位置的变化缓慢的特点,采用抽样计算、样条插值的方法,在保持计算精度基本不变的情况下,大大节省了计算时间。对于场景计算,相对于逐点串行计算,速度提高了2~3个量级。这在实际工程应用的大气辐射传输场景计算中将有重要的应用。     

红外望远镜站址大气传输和环境背景特性的测量分析研究

大口径的地基红外望远镜必须安装在具有良好大气条件的观测台站才能充分发挥其性能,天空背景辐射和大气传输特性是地基红外望远镜站址选择所需考虑的重要内容。采用消光-小角度散射法在西藏羊八井实测了太阳直接红外辐射和大气背景红外辐射,并根据备选站点的大气参数,采用CART软件计算了当地8~14 m波段整层垂直大气的光谱透过率、太阳直接光谱辐射和地面大气垂直向下的背景光谱辐射,以及相关量的波段积分值,这些结果有助于地基红外太阳望远镜的站址选择。     

太赫兹波段硅片组偏振器的设计及其应用

为了克服目前应用于太赫兹波段的偏振器件成本较高、加工难度较大、易产生法布里-珀罗效应回声等缺点,利用平行堆叠硅片的布儒斯特效应,设计了一种新型的适用于太赫兹波段的硅片组偏振器件。根据不同油品中手性化合物浓度不同对太赫兹波的旋光性不同的原理,用该偏振器对97#汽油、柴油及其混合油样品的旋光性进行测量,实现了混油检测。结果表明,设计的偏振器消光比高于1059、透过率高于99%、适用频段为0THz~3THz; 利用硅片组偏振器对97#汽油、柴油以及两种按不同体积分数混合的油品进行旋光性的测量,实现了对油品的定性和定量检测。该偏振器件的设计满足太赫兹波段的偏振需求。     

关于电缆光缆单根火焰垂直蔓延(单根垂直燃烧)试验方法及结果的研究分析

通过对国家标准单根火焰垂直蔓延试验过程的分析,以燃烧器供火时的流速、供火时热量集中传导的温度分布、火焰未熄灭时向上的蔓延速度、燃烧装置中热气流上升流速等主要影响因素为分析对象,对国家标准中未涉及的复杂或极端情况下单根火焰垂直蔓延结果进行研究,运用分析火焰蔓延的传播速度,进一步细化区分样品真实的阻燃性能,从而为单根垂直燃烧试验阻燃性能分级思路提供参考依据。