具有中远红外双阻带特性的频率选择表面设计

为实现覆盖中、远红外两个大气窗口的低透射率,采用六边形环复合“单钺”型短臂与十字结构共振器相结合的思路,设计了一种可调节的、“双环—双屏”三明治结构的频率选择表面。CST电磁软件仿真结果表明,在3~5μm,8~14μm两个红外大气窗口内的平均透射率低于1.9%,可以对中、远红外电磁波有较好的抑制传输效果,并且有优越的偏振稳定性和入射角度稳定作用;通过利用表面电流分析法与等效介质原理法,以不同的角度阐述了频率选择表面结构的滤波机理。并通过仿真计算的方式,探究出电介质层属性与单元结构参数对频率选择表面的滤波效果有较大影响,研究结果对后续实验有重要的指导作用。     

地基大气背景红外光谱辐射特性测量

用傅里叶变换红外光谱辐射计(FTIR)在地面测量了较高分辨率(1 cm-1)下的大气向下背景光谱辐射,获得了长波红外5~14μm波段的大气背景辐射光谱。研究了大气背景红外光谱辐射与整层大气透过率的关系。从实验数据中研究了不同波段大气背景辐射随观测天顶角的变化。结果表明:地基大气向下的长波背景辐射亮温随着整层大气透过率的增大而减小;大气背景辐射随观测天顶角增大而增大;在大气窗口区,大气背景辐射随观测天顶角变化较快,在强吸收波段,大气背景辐射随观测天顶角几乎不变化。     

天空大气背景红外辐射建模与计算

研究天空大气背景的辐射对空中目标的探测非常重要,为此对大气辐射亮度的计算进行了建模与计算,通过对大气分层的方法得到了天空辐射亮度的计算公式,然后结合公式对吸收和散射的计算方法进行了详细的讨论,对于吸收主要考虑了水蒸气、二氧化碳和臭氧的吸收,而散射主要讨论了气溶胶的散射,最后通过典型数据对大气吸收、散射、透过率、光谱辐射亮度、辐射亮度等进行了计算,与MODTRAN软件的计算结果进行了比较,并对天空红外辐射的特点进行了分析。     

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。     

基于双波段的目标红外辐射特征分析

文中根据红外警戒系统的需要,深入研究了海空复杂背景下点目标的红外特征,建立了比较完整的目标红外辐射特征模型。根据不同的气象条件、不同海域背景,计算分析了环境对红外辐射两个大气窗口,即3～5um和8～12um的双波段大气透过率的影响,并给出了相应结论。     

固定翼飞机地面红外辐射特征测量及分析

固定翼飞机的红外辐射特征研究具有重要意义。利用 MODTRAN 软件计算大气透过率和程辐射,用8～14?m长波红外测量设备对固定翼飞机进行了红外辐射测量。测量结果表明,地面滑跑阶段固定翼飞机机头、机身、尾翼部分辐射亮度基本接近,且各个方向辐射亮度基本一致;尾喷管附近蒙皮辐射亮度远高于机身辐射亮度;尾焰辐射亮度具有方向性,后向辐射最强。     

雾中红外辐射传输衰减特性分析

研究雾中红外辐射衰减特性,有助于提高武器装备雾天条件下的红外对抗能力。基于大气辐射传输软件(CART)、Beer-Lambert定律、Mie散射理论和雾滴谱分布函数,计算雾滴粒子群红外辐射透过率,对红外辐射在平流雾和辐射雾中的传输衰减特性进行研究。以近红外辐射1. 064μm、中红外辐射3. 8μm和远红外辐射10. 6μm在轻雾条件下为例,结合3个地区实测数据,分析了能见度、传输距离、入射光波长和晴朗大气透过率计算值对平流雾和辐射雾总透过率的影响。结果显示在轻雾条件下,辐射雾衰减小于平流雾衰减,远红外辐射10. 6μm具有很好的传输性能,地区气象参数不同对其有显著影响。     

基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析

采用自制的M'波段（4.605~4.755 m）红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量,并对结果进行拟合和误差分析。首先,基于黑体定标结果和辐射传输方程,得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶角的关系公式;在三个站点对不同天顶角下的大气红外辐射进行扫描测量,利用上述公式,拟合出M'波段平均大气透过率。结果表明,三地透过率的加权平均值分别为0.805、0.758、0.650,透过率随时间的起伏分别为0.081、0.250、0.073,高海拔的阿里观测站透过率最高。用MODTRAN软件模拟的平均透过率分别为0.851、0.805、0.615,与实测结果接近;误差分析表明:有效读数越大,传递误差越小,此方法的理论误差优于10%。文中提供了一种不依赖气象数据,实时获得大气透过率的方法。     

红外辐射测量的大气修正

大气中目标辐射特性的测量必然受到大气的影响,为了得到目标本征的辐射特性,必须对大气进行修正.介绍了红外目标辐射测量中的大气透过率修正原理和必要性,给出了几种获得外场大气透过率的方法,并对其大气修正精度进行了讨论.     

基于频率选择表面的双大气窗口红外隐身研究

为实现双大气窗口红外隐身,提出了一种新型双阻带频率选择表面(FSS).该结构由三层材料组成:金属四个多路交叉十字型谐振器、金属井字型结构、中间由介质层隔开.仿真结果表明,对于垂直入射波,所提出的双阻带FSS在两个大气窗(3. 0～5. 0μm和8. 0～14. 0μm)内具有较高的反射率,并且透射率被抑制到0. 1以下.研究了入射角、周期大小及介质厚度等对反射率和透射率的影响.在φ=0°时,TE和TM波在的宽入射角θ范围内均显示出良好的传输稳定性.通过FSS在谐振频点的电场及表面电流的分析结果发现,3. 0～5. 0μm的反射是由于电谐振引起的而8. 0～14. 0μm的高反射是由于电谐振与磁谐振共同引起的.     

飞机红外辐射特征仿真研究

真实有效的飞机辐射特征,不仅可以提高导弹的抗干扰能力,还有利于拟定合理有效的防御策略,提高飞机的生存力。基于辐射特征考虑,建立了飞机尾喷口、尾焰、蒙皮以及机体反射的辐射模型;引入大气传输模型,定义了波段平均透过率;通过模型仿真,定性地分析了排气系统(尾喷口、尾焰模型联立)和蒙皮的红外辐射分布规律。将排气系统和蒙皮辐射模型代入大气传输模型之中,分析了飞机红外辐射的高度特性。通过对比仿真与实测结果,验证模型的可靠性。     

红外辐射大气透射率求解模型的建立与分析

红外辐射大气透射率对目标辐射的测量精度影响很大。分析了红外辐射在大气中的传输衰减,建立了红外辐射大气透射率的求解模型。利用编制的红外辐射大气透射率计算程序研究了特定辐射路径下的大气透射率在一日内的变化情况,对不同气象条件和辐射路径下的大气透射率进行了计算,研究了大气温度、相对湿度、路径起始高度、辐射路程、天顶角对大气透射率的影响,并对计算结果进行了分析。计算结果对精确计算红外辐射大气透射率和研究气象条件、路径几何参数对红外辐射大气透射率的影响具有一定的指导意义。     

末敏子弹非稳态红外辐射特性数值仿真分析

为计算末敏子弹在弹道诸点的瞬态红外辐射,根据末敏子弹外壁气动加热、辐射换热和内部导热耦合作用机理,利用流体仿真软件Fluent对完整弹道下末敏子弹的非稳态温度分布进行数值计算。在此基础上,计算分析了子弹弹体和降落伞在3~5 m和8~12 m波段的红外辐射特性及在弹道中的变化规律,并与对应探测视线方向的天空背景红外辐射特性进行对比。计算结果表明:降落伞辐射亮度有时为子弹弹体辐射亮度的一半,但辐射强度可达到子弹弹体辐射强度的21倍,在长波红外波段、弹道减速减旋阶段实现对末敏子弹的告警具有较强的可行性。     

一种基于六边形环状结构的双阻带红外频率选择表面

为实现中红外大气窗口(3～5μm)和远红外大气窗口(8～14μm)的低红外透过率,设计了一种双频红外频率选择表面(FSS),该FSS由两个外侧六边形内侧圆形的环状结构组成.CST电磁软件仿真结果表明,该FSS在中远红外两个大气窗口内的平均透过率低于5％,实现了中远红外的双阻带.采用表面电流分析法分析了该FSS的滤波机理,该结构通过屏内单元间的耦合形成对称电流模式,使散射场增强,透过率降低,形成了相应波段的阻带.仿真结果表明该结构具有极化稳定性,且对于不同入射角的TE波具有良好的角度稳定性,介质层厚度和损耗角正切值对传输特性影响较小,介电常数对其影响较大.     

大气透过率对红外系统作用距离的影响分析

红外系统的作用距离是评价系统探测能力的重要性能指标。研究了大气传输介质对中红外探测波段的影响,计算了典型飞行目标中红外辐射在大气中的传输,分析了红外系统作用距离随相对湿度和大气能见度的变化。结果表明:红外系统作用距离随相对湿度的增加而减小,随能见度的增加而增大。对于800 K的目标,在能见度小于8 km的浑浊大气中,8~12 μm 探测波段的作用距离大于3~5 μm。在中等及良好能见度时,8~12 μm探测波段的作用距离小于3~5 μm波段。为红外探测跟踪系统的设计、性能指标考核与评价提供参考。     

飞机红外辐射特性及其探测技术研究

根据红外辐射的基本原理,提出了基于温度场分布的飞机红外辐射计算方法。依据红外探测器的工作原理,得到经大气传输和目标与背景对比后探测器接收到的有效目标信息。通过探测器对某型飞机探测距离的计算和分析,总结出了影响探测效果的五个主要的飞机红外辐射特性：光谱特性、方位特性、高度特性、速度特性和发动机状态特性。在此基础上讨论了红外探测器的设计和使用上以及飞机红外隐身上应注意的问题。     

无人机蒙皮红外辐射特征研究

以典型飞翼布局无人机为研究对象,采用流场计算商业软件和自主开发红外计算软件相结合的形式,利用离散传递法计算了全机在8～14 m波段红外辐射强度分布。在红外计算过程中,考虑了发动机固体壁面的发射和反射,飞机蒙皮的发射,燃气内CO2、H2O和CO吸收与发射作用。结果表明:马赫数是影响其8～14 m波段红外辐射特征的重要因素之一;通过冷却、隔热等措施降低后机身发动机热影响区蒙皮的温度或者在机身蒙皮上涂敷低红外发射率材料可以明显降低飞机在8～14 m波段的红外辐射特征,该研究为未来飞行器红外隐身设计提供了参考。     

背景辐射下的无人机红外辐射特征仿真研究

背景辐射特征是目标红外辐射的重要组成部分.以典型隐身无人机为对象,分析了背景对目标红外辐射的影响机理,建立了目标红外辐射的数学模型,计算了目标在背景辐射下的红外辐射特征,并分析了背景辐射对目标红外辐射特征的影响.该研究结果将为飞行器红外探测以及红外隐身设计提供参考.     

等离子体周期结构带通特性研究

本文在Lee W.Cross研究等离子立方体加载频选单元结构的基础上,进一步分析结构带通特性受频选单元、等离子体密度、入射方向及上中下三层介质之间的影响,设计优化等离子周期结构模型,采用高介电常数介质封装等离子体,使其具有恒定带宽和随入射角变化保持稳定的谐振频率,大入射角时3d B带宽比在1.4:1以下,拓展等离子周期结构研究前景。