一种改进的可见-红外多光谱辐射测温反演算法

在基于参考温度的二次测量法数学模型的基础上,提出了无需假设光谱发射率模型的可见-红外多光谱辐射测温迭代递推算法,并对4种发射率假设模型进行了仿真计算。结果表明:新算法的温度绝对误差小于20 K,发射率趋势也与假设模型的发射率趋势吻合较好。进一步完善了可见-红外多光谱辐射测温理论。     

Ca~(2+)、Y~(3+)共掺杂CeO2对其发射率性能影响

本文通过共沉淀法,以草酸为沉淀剂,Ca~(2+)、Y~(3+)共掺杂CeO_2来降低其高温下红外发射率,并且Ce_(0.8)Y_(0.15)Ca_(0.05)O_(2-δ)粉体发射率最低,最小值为0.271。再用两种不同沉淀剂KOH及NH_4HCO_3分别合成Ce_(0.8)Y_(0.15)Ca_(0.05)O_(2-δ)粉体,所得结果可知,KOH为沉淀剂所合成的Ce_(0.8)Y_(0.15)Ca_(0.05)O_(2-δ)粉体发射率最低,最低值为0.223。通过γ射线辐照处理Ce_(0.8)Y_(0.15)Ca_(0.05)O_(2-δ)粉体,可使其最低发射率由0.271降至0.187。     

基底温度对ITO薄膜红外发射特性的影响

本文采用射频磁控溅射法制备ITO薄膜，该薄膜具有较低的红外发射率。利用紫外-可见-近红外分光光度计、红外发射率测量仪、四探针测试仪研究了溅射过程中基底温度对ITO薄膜红外特性和光电性能的影响，并且用AFM对ITO薄膜的表面形貌进行了表征。实验发现，随着基底温度的升高，薄膜的表面颗粒增大，透过率、方块电阻、平均红外发射率均会降低。本文还讨论了8μm～14μm波段平均红外发射率与方块电阻之间的关系。     

发射率影响通过烟雾/模糊媒质探测目标的分析研究

在确定观察者用热成象系统能否探测军事目标时,目标热对比度的大小是一个关键参数。评价了目标与背景发射率之差值对热对比度估算的影响,并研究了这些差值作用对遮蔽热成象器所观测的目标所需的透过率衰减阈值估算的影响。首先根据目标-背景发射率和热力温度计算了热红外波段目标-背景辐射测量的差值,然后用计算得的结果求出亮度温度的差分函数。亮度温度与作为目标-背景发射率之比值函数的热力温度有关。用夜视中心和电光静态性能模型推导的表示式来检验目标-背景的差值对遮蔽热成象器所观测的目标所需的烟雾模糊媒质衰减的影响。分析结果表明,当目标-背景发射率比值变化小于25％时,遮蔽由热成象器探测的目标所需的烟幕量要变大10倍。     

硅P-N结电场对金施主中心空穴热发射率的影响

在115.2K到162.3K的温度范围内,用电容瞬态技术研究了P-N结电场对硅中金施主中心空穴热发射率的影响.测量结果表明电场对热发射率有很强的增强作用,这种作用强烈地依赖于温度.用电场降低极化势垒效应可以解释这种作用.极化势垒的形式为V(r)=-Ar~(-4),实验定出上述温度范围的A从8.8 × 10~(-27)变到1.1×10~(-27)eVcm~4.在测量方法方面,首次考虑了空间电荷区边界层对热发射率-电场关系测量结果的影响,提出了修正这种影响的具体方法.     

基于热像仪的物体波段发射率的测量

提出了一种新的测量发射率的方法。该方法利用黑体作为已知发射率的参考物体,使用热像仪测量物体的波段发射率。分析了影响波段发射率测量精度的因素,介绍了使用热像仪、黑体测量物体波段发射率的试验装置及测试方法。实际测试待测物体的波段发射率,验证发射率测量结果的准确性,发射率设定为该测定值时,热像仪测量温度与精密测温仪测量温度差值小于0.5℃。     

深度连续渐变式空腔阵列表面发射率研究

为测量混合式表面的发射率,该文设计了一系列阵列作为发射率样品,发射率样品为深度连续渐变式空腔阵列,将其划分为5个单元组成,使用红外热像仪对发射率样品上端拍摄热图像得到一系列发射率。通过理论计算得出发射率,通过实验测量单元表面发射率,将理论计算值与实验测量值进行对比,探讨深度连续渐变式空腔阵列在不同加热温度下对表面发射率的影响。结果表明:随着加热温度的升高,深度连续渐变式空腔阵列的表面发射率会下降;随着空腔深度的增加,深度连续渐变式空腔阵列的表面发射率会随之增加。     

柔性基底Ti/TiO2薄膜的可见光谱及红外辐射特性研究

采用多弧离子镀法在柔性聚酰亚胺（PI）基底上制备了Ti／TiO2复合多层薄膜,通过控制基底材料的粗糙度使制备出的薄膜在可见波段具有非镜面反射效果。通过分别控制薄膜的内层和外层膜的厚度使其在8～14μm波段具有连续可调的红外发射率。采用扫描电镜、X射线衍射、紫外-可见-近红外光光度计等测试手段对薄膜样品进行了表征,并测试了样品的红外发射率。实验结果表明,采用多弧离子镀法成功的在PI基底上制备了结合力较好、具有多种颜色、红外发射率和方块电阻连续可调的薄膜。研究发现,在外层TiO2膜工艺不变的情况下,随着内层Ti膜厚度增加,红外发射率和方块电阻连续减小;在内层Ti膜工艺不变的情况下,随着外层TiO2膜厚度增加,红外发射率和方块电阻连续增大。     

毫米波迷彩隐身涂层发射率分布数值计算

推导得出了毫米波隐身涂层发射率随着目标表面真实温度以及几种典型环境发射率之间的关系;在此基础上,以地面为典型环境,将其发射率作为主色发射率,推导了三色毫米波迷彩发射率取值范围表达式,分三种情况讨论了三色毫米波迷彩发射率的取值范围,及其随着目标表面真实温度变化之间的关系。结果表明,在300~400 K温度范围内,迷彩主色发射率应与环境发射率相近（对于地面来说为g=0.935）,配色发射率取值随着目标表面真实温度的变化单调变化;且它们的取值范围相同,并随着目标表面真实温度的升高而减少。所得到的结论对毫米波隐身迷彩涂层色斑发射率分布设计具有指导意义。     

超高温FT-IR光谱发射率测量系统校准方法

针对材料发射率数据日益增长的需求,建立了超高温傅里叶变换(FT)光谱发射率测量系统.为校准材料光谱发射率的测量结果,建立了包含辐射传交换、固体热传导、辐射测温在内的发射率校准模型.通过校准模型定量分析了试样辐射热损、厚度、热导率等因素引起的发射率测量误差.结果表明,这些因素均导致试样测量温度偏高,而发射率测量结果偏低.测量了真空环境下2000℃时纯度为99.99%石墨的光谱发射率曲线.采用模型校准后的发射率曲线与文献比较,取得了比较一致的结果.该方法在超高温发射率测量技术中可以有效地提高测量精度.     

红外发射率调制技术研究

物体红外发射率的调制具有广泛的应用前景.从理论上研究了红外发射率的调制机理,给出了三种调制发射率的技术途径:机械式、半导体载流子调制和电化学式.机械式发射率调制技术是利用不同发射率的材料组合来进行调制,通过调整不同材料在表面所占比例来调整发射率.半导体材料可通过调制PN结中的自由电子浓度实现红外发射率的调节.电化学式调制可通过多层薄膜实现.通过电场控制器件中变发射率薄膜层的离子和电子浓度,实现器件红外发射率的调制.     

超高温FT-IR光谱发射率测量系统校准方法研究

针对材料发射率数据日益增长的需求,建立了超高温傅里叶变换（FT）光谱发射率测量系统.为校准材料光谱发射率的测量结果,建立了包含辐射传交换、固体热传导、辐射测温在内的发射率校准模型. 通过校准模型定量分析了试样辐射热损、厚度、热导率等因素引起的发射率测量误差.结果表明,这些因素均导致试样测量温度偏高,而发射率测量结果偏低.测量了真空环境下2000℃时纯度为99.99%石墨的光谱发射率曲线.采用模型校准后的发射率曲线与文献比较,取得了比较一致的结果.该方法在超高温发射率测量技术中可以有效地提高测量精度.     

红外隐身涂料发射率的影响因素研究

介绍了红外隐身涂料发射率测试的原理及方法,同时,讨论了基底(基底材料和基底颜色)、涂刷次数、涂层表面粗糙度、老化时间对红外发射率值的影响,结果表明:红外隐身涂料的发射率随着基底发射率的增大、涂刷次数的增加和老化时间的延长而增大;光滑表面涂层的红外发射率要低于粗糙表面涂层的红外发射率.     

光谱发射率测量技术

论述了光谱发射率在航天、航空、国防、军事及国民经济各领域中的实际应用和重要意义.材料光谱发射率的影响因素很多,且应用背景差异较大,各国分别建立了各具特色的发射率测量装置.根据测量特点及应用范围,发射率测量方法分4大类:量热法、反射法、能量法和多波长法.针对每种测量方法介绍了基本原理、装置特点、技术指标和发展现状.简单介绍了基于红外傅里叶分析光谱仪建立的光谱发射率测量系统,进而描述了材料发射率在重要领域的具体应用情况.分析了我国目前在发射率测量技术方面存在的问题,展望了我国发射率测量技术的发展趋势和发射率数据库方面的进一步工作.     

光谱选择性散热涂层的制备及性能研究

选择不同光谱选择性材料制备涂层,比较其可见光-近红外光谱反射性能差异,并通过测试模拟罐体内介质温度和涂层辐射性能及耐环境性能,探究光谱选择性散热涂层的材料性能差异及选择依据。采用UV-Vis-NIR分光光度计对涂层在紫外-可见-近红外波段的反射性能进行表征,采用SEM测试对涂层结构进行表征及分析,并使用红外发射率仪测试涂层发射率性能。结果表明:金红石型TiO_2作为填料的涂层,太阳光反射率可达77.65%,在8~14mm波段发射率为0.96,且60℃RH96%耐湿热测试时长720 h以上以及紫外老化时长360 h以上仍保持良好的性能和外观。     

基于傅里叶红外光谱仪的光谱发射率测量装置的研制

基于傅里叶红外光谱仪成功研制了固体材料光谱发射率测量装置,它由一个试样加热炉、一个参考黑体炉、水浴环境腔体及真空系统等组成,可以实现100-1500℃及光谱0.66-25μm范围内固体材料光谱发射率测量.参考黑体用于对系统的标定,水浴环境腔体和真空系统用来消除环境和大气的影响.装置调试后对某种航天用材料做了测试实验,得到了很有规律的结果.估计了系统的不确定度:发射率不确定度小于2.27%(3δ,ε=0.9),6.80%(3δ,ε=0.3).     

太阳辐射对管道表面发射率测量影响分析

发射率是影响管道表面散热损失一个重要物理量,其测量过程受环境影响较大,其中,太阳辐射是影响发射率测量结果的一个重要因素。本文从红外热像仪测温原理着手,根据表面辐射传输原理给出了管道表面发射率与辐射能量之间的关系,修正了测量管道表面发射率的方法,通过实验研究了太阳辐射对管道表面发射率测量的影响。结果表明太阳辐射对管道表面发射率测量影响较大,其测量偏差超过25%。     

红外发射率控制方法及机理研究

红外发射率的控制具有广泛的用途,根据电磁波理论,讨论了物体表面的发射率与折射率的关系,折射率大的物体发射率低.电致变色材料是一种可控制其表面折射率和发射率的材料.以氧化钨为例探讨了发射率的控制方法.利用电场对三氧化钨薄膜进行离子和电子的共注入和共抽取,三氧化钨中的载流子浓度发生了变化,折射率和红外发射率也发生了变化.     

基于红外谱图的低发射率涂层用基体树脂的判定方法

提出一种以吸光度系数为指标来筛选低发射率涂层用基体树脂的判定方法。从分析丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂3种树脂的傅里叶红外光谱入手,根据Lambert-Beer定律对3种树脂的红外光谱进行定量分析,得出树脂在8~14mm波段的吸光度系数曲线,并且积分求得3种树脂在该波段的平均吸光度系数。通过比较分析,丙烯酸树脂的吸光度系数最小,为0.0293mm~(-1),制得的清漆涂层的红外发射率最低,为0.90,适合作为低发射率涂层用基体树脂;最后,建立红外辐射一维传输模型,推导涂层红外发射率理论公式,理论证明了以吸光度系数为判定指标的合理性。     

材料发射率与温度数学模型

材料表面的发射率特性与许多因素有关,温度是影响发射率最重要的因素之一,由于测量条件的限制,只能测量有限温度范围内发射率,对其他温度与发射率的关系不能准确得出。通过大量文献的发射率与温度测量数据,利用Matlab软件仿真出发射率与温度曲线。从曲线的走势分析,建立了线性和指数两种数学模型。选用文献提供的测量数据,分别计算出两种模型的未知参量,分别模拟出发射率与温度的曲线,与原始的测量曲线比较分析,发现指数发射率模型适合该材料。分别用两种数学模型对其他文献提供的数据进行模拟仿真,模型与实际测量的相对误差均小于2%,总结了适合两种模型的材料特性。