光谱仪在发动机红外隐身测评中的应用研究

航空发动机红外辐射特征台架测试试验数据可用以评估发动机的红外辐射特性指标达标情况,进而优化改善隐身措施。光谱辐射计既可获取发动机的光谱分布,也可获取所需波段区间的积分辐射强度数据,本文研究了SR5000N光谱辐射计在发动机红外辐射特征台架测试试验中的应用,分析测试中的误差源产生机理,提出光谱测试误差控制措施;针对非充满视场条件下的发动红外辐射特征测试,提出黑体视场占比相当的光谱标定方法,标定结果同热图像测试结果一致,表明该方法的正确性,分析了不同标定条件下标定结果的差异性,得到了标定条件对标定结果影响较小的结论,减小了标定限制,拓宽了光谱测试的工程应用范围。     

基于光谱辐射计的航空发动机红外辐射特性测试方法

为体系化地开展地面目标的光谱辐射特性测试,提高光谱辐射计在地面目标红外特性测试中的精度,本文系统地介绍了基于光谱辐射计的地面目标红外辐射特性测试原理、光谱数据定标原理、目标测试及大气透过率测试方法。以基于光谱辐射计的航空发动机红外辐射特性测试为例,详述试验方案设计、试验实施过程、测试结果及分析。试验数据表明了本文所述方法的可行性和正确性,针对航空发动机的红外辐射特性测试方法也可推广应用于其他各类型地面目标的红外特性测试与评估当中,支撑地面目标红外光谱特性及隐身特性的研究。     

中波红外鱼眼镜头杂散辐射仿真分析

分析了中波红外镜头点源透过率与视场角之间的变化规律。在相同光学结构下,以相同的通光口径、焦距和光机结构,建立视场角20°、40°、60°、80°和110°的中波红外镜头杂散辐射模型,分析了模型的点源透过率曲线。随着视场角增大,红外镜头的点源透过率曲线趋于平缓,对视场外杂散辐射的抑制能力下降。降温能减少镜头自身的杂散辐射,在小视场角情况下可以改变点源透过率曲线的形状,但随着视场角增加,降温对点源透过率曲线的影响逐渐减小。视场角增大是影响红外镜头杂散辐射强度和分布的显著因素,降温对红外鱼眼镜头点源透过率曲线的影响不明显。     

航空发动机台架红外辐射特性测试技术研究

航空发动机作为航天航空飞行器的高温核心部件,贡献了整个飞行器的红外辐射强度,其中3～5μm的中波段、以及8～14μm的长波段是主要辐射波段,基于其红外辐射强度测定分析的重要意义,同时基于GJB 241中关于红外辐射特性测试鉴定需求,考虑到环境、气象、测试设备等因素的影响,建立了一套能应用于航空发动机台架整机红外辐射特性测试试验方法,并应用于某发动机测试试验,试验结果表明,提出的测试试验方法能够满足该发动机红外辐射测试需求,获取了该发动机不同波段下典型的红外光谱曲线,获取了相关测试经验,为后续研究积累了一定基础。     

短波红外成像光谱仪性能检测与定标装置

描述了短波红外成像光谱仪研制中所涉及的系统总体性能检测与定标装置。短波红外成像光谱仪是一台基于棱镜-光栅-棱镜(PGP)组合分光的、推帚式成像的航空成像光谱仪,其探测波段为1000～2500nm,视场角为24°。短波红外成像光谱仪的系统总体性能检测贯穿于仪器研制的全过程中,包括对仪器关键器件的测试,仪器的空间分辨率、视场角及内方位元素等总体指标的测试;短波红外成像光谱仪的定标包括实验室及外场的光谱及辐射定标,它们是仪器研制成功及深入应用的重要保证。最后,介绍了仪器在实验室成像及航空实验成像状况。     

飞机红外辐射特性测试及红外干扰弹投放方式研究

通过研究飞机的红外辐射特征,为干扰弹投放策略提供参考,采用光谱辐射计、中波热像仪、长波热像仪对飞机的静态红外辐射特性进行测试,选择迎头（0°）、正侧向（90°）、尾后（180°）共3个测试点,测试结果表明:迎头红外辐射强度和辐射面积均最小,尾后红外辐射强度最大,辐射面积较小,正侧向红外辐射面积最大,辐射强度较大。根据测试结果分析了飞机面临不同方向来袭导弹攻击时,红外干扰弹的投放使用策略。尾后攻击时,采用多点源和面源红外干扰弹;侧向攻击时,采用面源红外干扰弹;引头攻击时,采用多点源、面源红外干扰弹。     

喷气发动机红外辐射成像测试、处理与评估

航空喷气发动机的红外辐射特性是对发动机进行隐身设计与反隐身探测的重要依据。首先,针对发动机高温部件及燃气温度范围宽、梯度大而超出红外热像仪响应范围的问题,提出了多积分时间组合测试方法,实现了不失真测试;其次,通过多帧时间平均方法分析了各积分时间对应的测温范围,并采用逐像素辐亮度值替代方法,获得了代表发动机全部辐射信息的合成图像;最后,根据合成图像计算了发动机红外辐射强度,并与相同测点的红外光谱辐射仪测试结果进行对比,最大误差不超过10%。结果表明:基于红外热像仪的多积分时间组合测试方法及其数据处理方法是合理有效的。     

FTIR光谱辐射计测量结果的非均匀性修正

由于探测器响应存在非均匀性,从而造成FTIR光谱辐射计测量结果也存在非均匀现象。通过对黑体辐射源进行测量,研究了不同视场时的方向响应分布,以及目标面积与视场面积之比对测量结果的影响。以目标理论辐射强度与仪器测量值之比作为修正系数,实现了对FTIR光谱辐射计测量结果的修正。研究结果表明:视场越大,方向响应的均匀性越差;目标与视场的面积比越小,测量值越偏离实际值;对FTIR光谱辐射计的方向响应进行均匀性修正,可提高辐射强度测试精度。     

红外辐射测量的计算和标定

红外辐射测量的基本参数为辐射度、辐射强度和辐射光谱。本文描述这些基本参数的表达式和物理意义。标定辐射测量系统的条件主要有:(1)具有经过标定的辐射源和足够的辐射数据。(2)精确掌握辐射计的性能参数,主要是系统的光谱响应、分光特性,视场和视场均匀性,输出线性范围,调焦特性,基准辐射源特性,信号处理电路特性等。(3)有足够精确的大气透过特性     

红外陷阱探测器的光谱辐射定标技术

遥感信息定量化要求高精度的光谱辐射定标技术支撑,使传感器获取数据可比较性、测量精度和长期稳定性得到保证,溯源于低温绝对辐射计的定标技术是发展趋势.为提高红外绝对光谱响应率定标精度,在一种薄膜热电堆传感器上加装镀金反射半球,研制了红外陷阱探测器作为标准传递探测器.利用电替代技术,测试了红外陷阱探测器光谱响应线性、空间响应均匀性和稳定性.通过溯源于低温绝对辐射计的光谱辐射定标系统,标定了其在1. 1~3. 0μm短波红外波段的绝对光谱响应率,合成不确定度小于1%.将红外陷阱探测器应用于红外光谱辐射定标,可缩短低温绝对辐射计的红外光谱功率标准传递链路并提高定标精度.     

机载高光谱可见近红外/短波红外模块视轴角自校正方法研究

外视场拼接是实现机载高光谱成像系统同时具有大视场与宽光谱采样范围的有效方式。由于各个成像单机独立安装,对应的可见近红外模块单机与短波红外模块单机之间的视轴角会在设备长时间运行后产生变化,视轴角的变化会对可见/短波红外的数据融合效果产生负面影响。而视场重叠使基于对极几何和平面单应性的校正方法不能有效地解算出对应可见/短波红外单机之间的视轴角,因此无法对视轴角偏差导致的图像失配进行修正。针对使用外视场拼接来扩大总视场和总响应带宽特点的机载高光谱成像系统,本文提出了一种视轴角和焦距校正算法。通过使用多级特征筛选方法,结合最小化重投影误差,实现了可见近红外/短波红外对应单机之间视轴角与相对焦距的自校正,提高了图像配准精度。该算法已经应用于AMMIS机载大视场高光谱成像仪。实验结果表明,该方法最大平均误差小于0.2像素,且对倾斜放置的相机也具有很好的适应性。     

用于电光定标的高性能光谱辐射计

美国圣巴巴拉红外公司已研制出一种可对电光测试站、光源及光学表面进行高精确度辐射定标的双波段红外光谱辐射计．这台型号为RAD-9000的红外光谱辐射计覆盖3μm-5μm和8μm-12μm两个谱段,其热灵敏度好于40mK,支持278至373K的目标温度,光谱分辨率(D1／1)优于2％．该红外光谱辐射计由计算机进行控制．除了能提供高性能的相对辐射测量以外,     

发动机排气系统红外辐射特性数值模拟

建立了发动机排气系统的内外流一体化流场计算模型,经过流体分析CFD软件计算得整个流场的温度场、压力场和浓度场分布。燃气介质考虑了水蒸气、二氧化碳和一氧化碳的红外光谱吸收与发射,然后采用辐射传递方程(RTE)积分法计算了发动机排气系统的红外辐射特征。结果表明,发动机排气系统红外辐射强度沿天顶角的分布图不再是"梨"形,而是"超椭圆"形。     

红外目标模拟器的光谱辐照度校准

红外目标模拟器应当定期进行辐值校准。可以用多种方法校准,主要有光谱辐射计和 专用的校准系统。采用辐射计定标后对红外目标模拟器校准,能够在现场进行,具有方便快捷的特点。专门研制的红外目标模拟器校准系统采用了辐射对比的方法,稳定可靠溯源性强。在8μm～14μm 的光谱区间,10 - 10W/ cm2/μm 的量级上,给出了使用SR25000 红外光谱辐射计和校准系统两种方法的测量结果,并就测试中的一些问题进行了分析。     

英国阿姆斯特朗光学公司发布中长波红外辐射计

据www．vision—systems．com网站报道,英国阿姆斯特朗光学公司最近发布一款由美国Op—tikos公司制造的可用于精确测量辐射温度和光谱辐射的RAD-900型红外辐射计。该红外辐射计工作于中波红外和长波红外两个波段,当安装在其ASB-920型角扫描基座上时,它可以用来进行一维和两维光源辐射测量。图1为该红外辐射计的外形图     

8￣14μm红外光谱辐射计的研制

本文介绍了８￣１４μｍ红外光谱辐射计的组成及工作原理,分析了红外光谱辐射计信号处理方法。本辐射计采用了低噪声自动变换增益的放大电路加温度补偿修正以及高速、高精度信号采集、数字滤波处理等先进技术进行设计,其各项指标均达到了设计要求,是一部性能优良的红外光谱辐射计量设备。     

8～14μm红外光谱辐射计的研制

本文介绍了８～１４μｍ红外光谱辐射计的组成及工作原理,分析了红外光谱辐射计信号处理方法。本辐射计采用了低噪声自动变换增益的放大电路加温度补偿修正以及高速、高精度信号采集、数字滤波处理等先进技术进行设计,其各项指标均达到了设计要求,是一部性能优良的红外光谱辐射计量设备。     

热红外相机光机系统设计

以气象观测应用为目标,提出一种基于非制冷微测辐射计的热红外波段相机光学设计方案,该光学系统焦距60 mm,光谱范围8～14 μm,视场角7°.综合三片分离式结构和双高斯光学结构设计了红外物镜,优化后物镜成像质量达到衍射极限.进行了物镜的无热化结构设计,分析结果表明在-20℃～60℃范围内,物镜成像弥散斑直径接近爱里斑直...     

非全视场条件下目标红外发射率的测试和计算

非全视场条件下测试物体辐射特性时,背景干扰是影响其准确性的最关键因素。根据普朗克辐射定律,通过方法研究和公式推导消除背景干扰,建立了非全视场条件下目标辐射特性的测试和计算方法。在此基础上,采用SR-5000N 光谱辐射计,在全视场和非全视场两种模式下开展铝板和碳纳米管(MWCNTs)复合涂层的红外光谱发射率测试实验,进一步验证该测试计算方法的有效性。结果表明,在非全视场条件下,尤其在测定高发射率目标时,该方法得到的样品红外发射率与全视场条件下的测试结果数据较为一致,可基本反映样品的真实光谱特性,有效解决了视场大小对目标辐射特性测试的局限,拓展其应用领域。     

航空发动机红外辐射特性测试评估技术

航空发动机红外辐射特性测试研究对飞机、发动机红外隐身设计与改进具有非常重要的意义。针对发动机红外辐射特性的测试需求,从试验平台、测试系统、测试方法、误差控制四个方面提出了以发动机试车台为试验平台的红外辐射特性测试方案,开展了某型发动机红外辐射特性测试,获取了有效数据。通过数据处理与评估,结果表明:发动机红外辐射特性具有明显的方向性。