红磷烟幕中红外光谱和红外消光性能研究

在中型烟幕试验柜中测试了红磷烟幕的红外光谱和粒度分布,分析了红磷烟幕在7.4μm~13.8μm波段的红外透过率和消光系数.测试了红磷烟幕对10.6μm激光的质量消光系数.根据M ie理论计算了红磷烟幕粒子对该波段红外的散射、吸收和消光效率因子.结果表明,在中等湿度条件下红磷烟幕对8.2μm~11.0μm红外和入射功率为1.0W的10.6μm激光的质量消光系数分别为0.424m2/g和0.396m2/g.红磷烟幕在成烟后10m in~30m in时间内粒度分布在0.5μm~3μm.平均粒度较小的红磷烟幕对中红外辐射的消光主要是吸收作用,随着烟幕粒度增加,散射作用和消光效果逐渐加强.     

石墨烯远红外消光性能测试研究

为了研究石墨烯的红外消光性能,采用氧化还原法制备了石墨烯,并通过扫描电镜图像、X射线衍射图谱确认了石墨烯的结构;利用烟幕箱实验和溴化钾压片法,测试了石墨烯的红外消光性能,并在同等条件下与石墨、碳纤维的消光性能进行了比较。结果表明：石墨烯在远红外波段的红外消光性能非常优异,对于8～14μm远红外波段,其平均质量消光系数约为2.10 m2/g,是同等条件下石墨平均质量消光系数的2.39倍,碳纤维的3.56倍,比传统的碳材料烟幕具有更好的红外干扰能力;溴化钾压片测试也表明,石墨烯在中远红外波段均表现出非常好的红外消光能力,优于传统碳材料烟幕。     

膨胀石墨红外消光性能研究

膨胀石墨是一种新型多波段无源干扰材料.为测试膨胀石墨红外消光性能,在分析烟幕消光机理的基础上,利用烟箱测试了膨胀石墨烟幕对3～5 μm、8～12 μm两个波段红外的透过率与时间的关系曲线,用滤膜称重法测量了膨胀石墨烟幕在不同时刻的质量浓度,计算了膨胀石墨烟幕在两个红外波段的平均质量消光系数,分别为0.8013 m<'2...     

纳米TiN烟幕干扰激光和红外性能研究

在容积为20 m3的烟幕箱中,测试了30 g纳米TiN形成的烟幕对1.06μm激光、10.6μm激光、3～5 μm红外及8～12 μm红外的干扰性能,结果表明,纳米TiN烟幕对各波段红外辐射的遮蔽/干扰效果良好,质量消光系数均基本大于1 m2·g-1,与常规材料的烟幕性能比较表明,纳米TiN烟幕消光性能好,是一种能有效...     

纳米碳纤维烟幕红外消光性能研究

利用烟幕箱测试分析了纳米碳纤维作为烟幕干扰材料的红外消光性能.在容积为20 m3烟幕箱中喷洒20g不同尺寸分布的纳米碳纤维,通过测量激光透过率和烟幕浓度,得到纳米碳纤维对1.06μm和10.6μm两种波长的激光最大质量消光系数分别为2.1304m2·g-1和1.2362m2·g-1;利用红外热像仪通过对靶标图像的观测记录,表明纳米碳纤维烟幕在8μm～12μm波段也具有显著的红外图像遮蔽能力.     

典型气溶胶粉体红外消光性能研究（特约）

气溶胶粉体是烟幕弹药的核心组成部分,其红外消光性能直接决定了烟幕的红外遮蔽效果。选择石墨粉和铝粉两种典型的气溶胶粉体作为研究对象,通过烟箱实验,测量了不同粒径的两种材料的质量消光系数,分析了粉体粒径对气溶胶红外消光性能的影响,探讨了引起两者红外消光性能差异的原因,考察了在烟箱实验中目标温度等因素对测试结果的影响。结果表明:对于所测试的几种样品,在同等条件下,气溶胶粉体粒径越小,其质量消光系数越大,红外消光性能也就越好;铝粉的红外消光性能要好于石墨的,1 000目铝粉的中红外（3.7～4.8 μm）和远红外（7.5～14 μm）质量消光系数为分别为1.78 m2/g和2.01 m2/g,显著优于1 000目石墨粉体的值（1.02 m2/g和1.01 m2/g）,石墨与铝粉之间的分散性、径厚比和折射率等特性的差异是导致这一现象的主要原因;烟箱实验中,目标和背景的初始温度对测试结果影响较大,应该对它们进行合理设置,以提高测量的准确性。     

石墨烯烟幕红外干扰性能研究

氧化还原法制备了石墨烯,用透射电镜、扫描电镜、原子力显微镜、拉曼光谱、红外光谱等对石墨烯进行了表征,并在烟箱中对石墨烯烟幕的红外干扰性能进行了测试。结果表明,石墨烯烟幕对1.6～14mm红外连续光谱均表现出优异的消光能力,对3～5mm和8～14mm红外的质量消光系数最高达5.49 m~2/g和4.78 m~2/g,平均质量消光系数分别为3.91 m~2/g和3.25 m~2/g,干扰性能明显优于现有红外干扰烟幕材料。此外,石墨烯气溶胶悬浮性能良好,烟幕沉降速度不高于1.63×10~(-3) m/s。     

铁磁体/碳复合材料多频干扰性能

制备研究了钴铁磁体/碳和镍钴铜铁磁体/碳复合纳米材料,测试并根据朗伯-比尔定律计算了在紫外/可见光(200~800 nm)和红外波段(2.5~25 m)的质量消光系数,结果如下:铁磁体/碳复合材料焙烧后红外消光性能都有所提高,镍钴铜铁磁体/碳质量消光系数能达到0.36 m2g-1,在3~16 m波段大于0.15 m2g-1。镍钴铜铁磁体/碳与乙炔黑混合比为5:1时,质量消光系数达到1.25 m2g-1,在3~5 m和8~14 m均高于0.90 m2g-1。在紫外/可见光波段,铁磁体/碳复合材料都达到了良好的消光效果。探讨了材料在紫外/可见光和红外波段的主要作用机理。采用弓形法测试2~18 GHz波段反射率,结果表明:碳纤维在加入铁磁体/碳复合材料后,反射率曲线明显向低频移动,增加了吸波频宽。     

炭基/锌掺杂铁磁体复合材料制备及其消光性能研究

为了实现抗红外烟幕高效环保的要求,同时实现质轻、宽波段吸波性能,采用一步水热法制备了炭基-锰锌铁氧体/镍锌铁氧体/钴锌铁氧体复合材料的前驱体,并在500~900 ℃的温度区间进行焙烧得到了炭基/锌掺杂铁磁体复合材料。通过X射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等表征方法,分析了复合材料的物相和形貌。根据朗伯比尔定律,采用傅里叶红外光谱仪的KBr压片法测试并计算了各材料在2.5~25 μm区间的红外消光系数,并且研究了焙烧温度对材料消光性能的影响。研究结果表明:炭基/锌掺杂铁氧体前驱体焙烧后生成的炭基/锌掺杂铁磁体复合材料的红外消光性能均有所增强,经过700 ℃焙烧后的炭/钴锌铁磁体红外消光系数最大,为0.25 m2/g,具有较好的红外消光性能。     

太赫兹波对烟幕的透射能力研究

基于Mie散射理论计算获得烟幕对337 m太赫兹波的衰减特性,并与其对传统的1.06 m激光、3~5 m和8~12 m的热红外波段的衰减特性进行了对比。结果表明:石墨烟幕对337 m太赫兹波的质量消光系数比其他波长和波段小1~2个数量级。选取两种不同粒径的石墨烟幕在上述波长和波段上分别进行消光特性实验,获得了两种烟幕在各波长和波段上的质量消光系数。实验结果表明:两种烟幕对337 m太赫兹波的质量消光系数均小于0.045 m2/g,且远小于其他探测波长和波段,说明波长更长的太赫兹波具有更强的穿透烟幕的能力。     

生物凝聚粒子远红外波段消光特性

针对生物材料FANS 233D,采用显微红外光谱仪测定了材料在2.5~15 m波段的反射光谱,结合Kramers-Kronig （K-K）关系计算了生物材料8~14 m波段的复折射率。利用团簇-团簇模型模拟了不同分形维数的生物凝聚粒子的空间结构,通过离散偶极子近似法计算了具有分形特征的生物凝聚粒子在远红外波段的消光参量,并求出不同条件下生物凝聚粒子的质量消光系数。结果表明:在远红外波段内,相同原始微粒数生物凝聚粒子的分形维数越大,其消光性能越好,当生物凝聚粒子的原始微粒数为50,分形维数为2.00,质量密度为1 120 kg/m3时,质量消光系数最大可达到2.262 m2/g,且凝聚粒子的质量消光系数随着原始微粒半径的增大而缓慢增大。     

烟幕红外消光系数的热像仪测试

阐述了烟幕的消光原理,提出了红外消光系数是评定烟幕对红外消光性能的基本依据,简单介绍了3种红外消光系数测试方法,即傅里叶光谱仪测试方法、红外辐射计测试方法、热像仪测试方法。并对其中热像仪测试材料红外消光系数的方法进一步探讨,并指出,通过材料消光系数测试,热像仪可以对烟幕材料消光性能进行定量评价。     

宽波段DMD动态红外景象仿真器投影光学系统设计

宽波段红外景象仿真器可用于内场评价和验证中波/长波红外双波段成像仪。详细介绍了基于数字微镜器件(DMD)的动态红外景象仿真器的组成和工作原理。重点介绍了覆盖中波和长波红外的宽波段红外投影光学系统的指标要求、设计思想和设计结果。基于离轴三反射镜系统设计的系统,具有无色差、适用波段宽、相对孔径大、结构较紧凑、成像质量好等优点。根据待测设备要求,设计了一款口径100、相对孔径F/2.84、全面视场角4.4°、成像质量接近于衍射极限的宽波段投影光学系统。     

折/衍射双波段共光路齐焦光学系统设计

为了提高双波段光学系统成像性能,结合可见光和中波红外的特点,设计了无光路补偿的折/衍射双波段共光路齐焦光学系统。对系统的4片透镜波段间消色差以及焦距补偿表达式进行了推导,采用4片透镜并引入二元衍射面,通过合理匹配光学系统光焦度,实现了系统共用一组光路,在可见光和中波红外两个波段的焦距一致,提高了双波段观测目标信息的一致性。设计的双波段共口径/共光路成像光学系统的工作波长为0.38~0.76 m,3~5 m,系统的焦距为90 mm,视场角为0.5,F数为3,在-40~+60℃的温度范围内采用光学被动式进行消热差设计。设计结果表明:系统结构简单,体积小,成像质量接近衍射极限。     

人工制备生物消光材料空气动力学特性

人工制备的几种生物材料生产成本低、密度小、形态可控、安全环保,在可见光和红外等波段具有较好的消光能力,可作为一种新型消光材料,弥补无机消光材料的不足。针对当前军、民用领域对新型生物消光材料的需求,将生物消光材料中的絮状生物颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子,根据牛顿第二定律和梯度-输运理论,建立生物消光材料沉降模型和扩散模型,并讨论絮状生物颗粒结构和风速、大气稳定度对生物消光材料空气动力学特性的影响。结果表明:分枝数目、长度、半径决定絮状生物颗粒结构;在某种特定条件下,絮状生物颗粒沉降速度较等体积球颗粒沉降速度降低了50％;烟团遮蔽面积可达20 m2以上。模型的构建将为生物消光材料发展及实际应用提供理论基础。     

红磷烟幕对10.6 μm激光的消光系数测试研究

论述了红磷烟幕的成烟过程与遮蔽特性。在烟幕试验柜中测试了红磷烟幕对两种入射功率10．6μm激光的质量消光系数和红磷烟幕的粒度分布规律;根据米氏散射理论计算了单个红磷烟幕粒子对10．6μm激光的吸收效率因子、散射效率因子和消光效率因子。结果表明：红磷烟幕对入射功率分别为0．552、1．032W的10．6μm激光的平均质量消光系数分别为0．6027、0．5739m^2／g。成烟5min时红磷烟幕粒子的平均直径为2．47μm。研究表明,红磷烟幕对10．6μm激光的消光作用以吸收效应为主,其质量消光系数随浓度的增加而下降。同等条件下入射光的功率越大或空气的相对湿度越小．则红磷烟幕的消光系数就越小。