目标红外辐射控制技术研究

目标的红外辐射强度是由目标表面温度和目标表面发射率两个因素决定的。本文介绍了电致变发射率和半导体电致变温的基本原理和器件结构,具体分析了晶态氧化钨薄膜、聚苯胺薄膜和半导体等作为电致变发射率材料的特点,提出了一种目标红外辐射控制系统原理,为实现目标红外辐射与背景红外辐射的融合、降低目标的可检测性理清了思路。     

基于MODIS红外通道的辐射传输计算

通过建立地气系统的红外辐射传输方程,基于MODIS红外通道进行辐射传输计算.利用快速精确的透过率模型PFAAST计算大气透过率,在红外辐射传输计算中考虑了地面反射大气辐射亮度的影响,指出地面反射大气辐射亮度在整个方程所占比重随着地表发射率变小而增加,其中MODIS第33通道对发射率的改变最为敏感,美国标准大气下,当发射率ε=0.65时,比重达到7.12%,因此,忽略地面反射大气辐射亮度,直接影响红外辐射传输计算的准确性.模拟了MODIS各红外通道辐射亮度,并与MODTRAN4.0模拟结果比较,相对误差不超过0.12%,模拟了大气倾斜路径对卫星红外通道观测亮温的影响.     

变谱法在红外热像仪测温中的应用

为提高单波段红外热像仪测温的准确性,根据红外热像仪测温的原理和计算公式,提出了红外热像仪测温的变谱法。该方法通过在有限的波段内对发射率和反射率进行线性化处理,采取在不同的波段下测量的方法,从而构造不同的测温方程,然后通过求解方程组得到物体的表面温度。对于朗伯体材料的测温,需要构造3个测温方程进行求解;对于灰体材料的测温,可以通过在两个波段下进行测温,然后用建立的方程进行迭代求解。该方法可以通过在红外热像仪前加设滤光片和用不同波段的热像仪进行测量这两种方法来进行技术实现。仿真结果表明,该方法可以较准确地测量物体的表面温度,误差很小,可以在无需知道被测物体表面发射率的情况下得到物体的表面温度,从而减少了红外测温中由于发射率测量不准造成的误差。     

基于快速傅立叶红外光谱仪的自然地物光谱发射率测量

自然地物的红外特征数据在伪装、遥感等领域有着重要的作用.由于仪器所采集的信号种类繁多,自然地物表面性质复杂,热传导能力较差,难以直接准确获得自然地表物体光谱发射率曲线,需要特殊的算法通过自然地物的辐射亮度曲线间接得到其表面温度和发射率曲线.分离算法主要有最大发射率法、黑体拟合法以及光谱平滑法.光谱平滑法由于操作简单,计算准确,是目前应用最广泛的分离算法.在光谱平滑法的基础上,利用美国D&P公司的Model 102F快速傅立叶变换红外光谱分析仪对3种典型自然地物(裸露的土壤、草地、树木)进行红外特征数据采集.结果表明,自然地物的表面温度随时间变化产生显著的变化,而其发射率水平则近似保持恒定.     

环境辐射对红外辐射温差的影响

根据红外辐射理论,结合实际红外测温原理,通过推导红外测温公式,得到了两种物体间的红外辐射温差计算公式,总结了红外辐射温差随环境温度变化的规律,并完成了相关实验.着重对两种发射率不同的物体在同一热力学温度下的红外辐射温差进行了研究,结果发现辐射温差与物体热力学温度和环境温度有重要关系,物体热力学温度与环境温度相差越大,物体间的辐射温差就越大.另外,在一定情况下发射率低的物体比发射率高的物体辐射温度高.研究结果有利于指导操作员更好地使用红外热像仪和更加灵活、准确地判别目标.     

一种在8—12μm波段高发射率涂料的研制

影响目标红外辐射亮度有两个因素：表面温度和发射率。运用涂料是改变发射率的一种简单可行的方法，使用不同发射率的涂料能够灵活有效地使目标热变形，达到隐身的目的。我们研制的一种高发射率涂料（ＦＨ９４－１型）由粘合剂、着色染料、填加剂配制而成。用红外光谱仪测得该涂料在８￣１２μｍ波段有较强吸收特性，这种吸收特性主要来自填加剂。使用ＡＧＥＭＡ９００热像仪，测得８￣１２μｍ波段法向平均发射率εｎ等于０．９２。     

一种在8—12μm波段高发射率涂料的研制

影响目标红外辐射亮度有两个因素：表面温度和发射率。运用涂料是改变发射率的一种简单可行的方法，使用不同发射率的涂料能够灵活有效地使目标热变形，达到隐身的目的。我们研制的一种高发射率涂料（ＦＨ９４－１型）由粘合剂、着色染料、填加剂配制而成。用红外光谱仪测得该涂料在８￣１２μｍ波段有较强吸收特性，这种吸收特性主要来自填加剂。使用ＡＧＥＭＡ９００热像仪，测得８￣１２μｍ波段法向平均发射率εｎ等于０．９２。     

红外前视系统

在红外前视系统通常所采用的波长区域中(3～5微米和8～14微米大气窗),由于反射率和自身发射差异所引起的可见光和近红外光谱区辐射亮度差或发光度差是主要的。在此种情况下,被观测景物各部分的发射率或温度差是红外前视系统“信号”的由来。图4.3-12是白天所测某些目标的光谱辐射亮度曲线图。小于～3微米波长的辐     

基于小波神经网络的红外光谱发射率计算方法

红外光谱发射率是战机蒙皮重要的红外隐身参数之一,为消除大气等外界因素对红外辐射特性测试结果的干扰,建立一种基于小波神经网络的目标红外辐射亮度模型,利用这种模型对测试样本进行网络训练,建立3~5 μm 和8~12 μm 波段红外辐射亮度模型,进而计算不同波长下目标的光谱发射率。通过与标准黑体对比,验证所建小波神经网络模型的光谱发射率与黑体实际的光谱发射率相比,最大相对误差约为2%,并将该方法应用于飞机蒙皮的光谱发射率计算。     

基于环境辐射的现场目标发射率测量方法研究

目标发射率测量是目标红外辐射特性测量的基础。介绍了一种基于环境辐射改变的目标发射率的测量方法。分析及推导了到达探测器上的辐射量,通过改变环境辐射的方法测定目标的反射率,进而得到物体的发射率。在实验室内采用黑体作为主动辐射源改变环境辐射,对三种物质分别进行发射率测量,与直接测量的发射率进行比较,结果最大误差为0.017,达到了实际需要,验证了该测量方法的可行性和准确性。该方法为红外辐射非接触精确测量物体温度提供了必要参量。     

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。     

红外辐射涂层及其应用

每个处在绝对零度以上的物体,都在发射红外辐射,而其特性决定于它的温度和发射率。采用涂层的方法可以改变这种发射辐射的特性。本文综合介绍了影响物体发射率的各种因素,并按照不同的使用目的,列举了涂层在热能利用技术、航天器辐射防热及红外对抗等领域中获得应用的可能性。     

红外近场辐射探测及超分辨温度成像

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。本文将介绍红外被动近场显微成像技术的基本原理及基于此可实现的物体表面近场辐射探测与红外超分辨温度成像研究。     

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。     

用红外热成像技术精确测定物体发射率

根据红外探测器对物体辐射的输出响应，从实际测量的角度提出了物体发射率的一般性定义，分析了红外热成像技术进行精确测量的条件，导出了物体温度Ｔｏｂｊ、环境温度Ｔｓｕｒ、物体发射率ηｏ和测量精度ｅ之间的关系，并建立了一套用红外热成像技术精确测定ηｏ的方法，实验表明该方法可获得满意的测量结果     

低发射率材料涂敷区域对排气系统壁温和红外特性的影响

为了研究红外低发射率材料涂敷区域对排气系统壁温和红外特性的影响,在相同实验工况下,实验测量了3种涂敷方案:(1）仅中心锥涂敷;（2）仅混合器内表面涂敷;（3）中心锥与混合器内表面同时涂敷。下轴对称和S弯二元排气系统壁温和红外辐射特性。结果表明:涂敷低发射率材料将导致表面温度升高,同时也影响排气系统非涂敷区域的壁面温度分布。高温部件涂敷低发射率材料时,在涂敷区域可被直接探测的角域内,可有效抑制排气系统的红外辐射,但在涂敷区域不能被直接探测的角域内其影响规律因涂敷方案而变,在3种涂敷方案中,S弯二元排气系统仅涂敷混合器内表面,轴对称排气系统中心锥和混合器内表面同时涂敷低发射率材料时整体红外抑制效果最好。     

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     

基于红外热像的行人面部温度高精度检测技术

针对复杂环境下运动物体的表面温度测量,实现了一种基于热红外图像与可见光图像相结合的物体表面温度检测方法。首先在可见光图像下检测运动物体的感兴趣区域,在仿射变换的基础上实现一种修正方法实现图像的精确配准,实时地将可见光图像的感兴趣区域映射到热红外图像上。然后对热红外图像进行图像运算,最终获取运动物体特定区域的温度。以行人的人脸为研究对象,实验结果表明,对非正面、轻微遮挡的人脸有较高的准确率,并且能快速地检测特定运动对象的表面温度,该方法测量误差在0.2℃内,基本能满足在密集场合下快速筛选运动物体表面温度的要求。     

用红外技术测量液滴表面温度

本文介绍用红外技术测量微小液滴表面温度的方法。通过对液体辐射特性和光谱透射特性的分析,确定测得的液滴红外辐射是由液滴表面发射的。用比较定标的方法消除了液滴发射率及环境对测试结果的影响。实验结果表明液滴表面温度与液滴内部温度不相同。     

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.