涂层参数对卫星动态辐射特性影响分析

考虑卫星本体表面包覆绝热材料的实际物理状态,根据数值传热学和有限容积法建立了目标表面温度场的计算模型,对在轨飞行卫星的瞬态温度场进行数值模拟.考虑涂层表面自身辐射及空间轨道外热流等因素,建立了卫星多光谱辐射亮度的计算模型,计算了涂层表面在0.38～0.76μm、3～5 μm和8～14μm波段的瞬态辐射亮度.分析了涂层参数(太阳短波吸收率、红外发射率)对瞬态温度和波段辐射亮度的影响.结果表明:卫星涂层温度同α/ε成正比,卫星的辐射能量主要集中在可见光和远红外波段,以及不能同时减小卫星在可见光和远红外波段的辐射能量.     

卫星表面隔热材料红外辐射的数值分析

以卫星表面隔热材料物理模型为基础,考虑了隔热材料中的辐射换热以及间隔物和残留气体的导热情况下,建立起隔热材料温度计算模型.卫星表面红外辐射包括隔热材料外表面自身红外辐射和反射空间环境辐射.最后,结合具体的卫星运行轨道,计算了隔热材料的温度场和红外辐射.结果表明,卫星红外辐射主要集中在远红外波段,而且其中反射地球辐射占近45%.     

卫星双波段红外热像仿真

建立了完善的卫星温度场与红外特性的理论计算模型,并对卫星3～6μm和6～16μm波段的红外热像进行了可视化仿真.首先根据卫星、地球和太阳的位置关系,计算了卫星接收的空间热流;然后利用有限元法求解瞬态热平衡方程得到了卫星的表面温度分布;最后在3～6μm和6～16μm波段分别计算了卫星的红外辐射出射度并对卫星的红外热像进行了可视化仿真.研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

卫星的表面温度与红外辐射特性

建立了卫星温度场与红外辐射特性的理论计算模型.首先利用有限元法求解瞬态热平衡方程,得到了卫星的温度场分布,然后根据卫星的表面温度分布,在3～6μm和6～16μm波段计算了卫星的红外辐射出射度,并对其变化规律及影响因素进行了详细的分析.最后将卫星视为空间点目标,计算比较了卫星处于日照区和地影区时两个波段的红外辐射强度空间分布.该研究结果对于空间目标的红外探测与识别具有参考价值.     

卫星太阳电池帆板的红外辐射分析

空间目标的红外辐射特性是空间目标探测、识别的重要研究方向。针对空间卫星太阳电池帆板,采用内节点区域离散法和附加源项法建立了温度场计算模型,以漫发射和漫反射理论为基础,建立了电池帆板表面波段红外辐射的计算模型。以一真实空间太阳电池帆板的设计参数和运行参数为已知条件,数值求解了电池帆板的温度场分布和3～5μm、8～14μm波段的红外辐射出射度。     

多量子阱红外级联光伏探测器

1概述 红外辐射是介于可见光与微波之间(0.75μm～1000μm)的电磁波,是一种不可见的辐射.由于可通过大气窗口1μm～3μm、3μm～5μm、8μm～14μm三个波段内的红外辐射在大气中传播时吸收和散射较少,可以到达较远的距离,相对于可见光,能提供特殊的重要信息,如位置、温度、几何尺寸、表面、距离和组份等,受到人们的广泛关注[1].     

卫星姿控推进器尾焰红外辐射的数值模拟

为全面了解卫星的红外辐射特性,需掌握卫星姿控推进器尾焰的红外辐射特性.按照先计算尾焰的流场、再计算尾焰的吸收系数、最后用有限体积法求解尾焰的红外辐射亮度的逻辑顺序,较完整地建立了卫星姿控推进器尾焰红外辐射的求解模型;根据该模型计算得到尾焰的辐射亮度,进一步求解获得了1000～4500cm-1内的光谱和波段辐射强度.通过...     

发射率对飞机蒙皮温度及红外辐射特性的影响

建立了某型飞机的简化几何模型,并设置了飞机的飞行航迹。综合考虑了太阳辐射、地球辐射、大气辐射和气动加热的多种因素,结合飞机蒙皮材料物理特性,针对涂覆三种不同发射率的隐身涂层蒙皮建立了导热物理模型,采用一维导热方程计算了飞机在12:00~12:45时间段飞行时不同发射率的蒙皮表面的温度分布。最后综合考虑了环境辐射的影响,分别对具有不同发射率的飞机蒙皮3~5 m和8~14 m两个波段的红外辐射强度进行了数值计算。结果表明:随着蒙皮发射率的减小,在一定程度上能降低蒙皮在8~14 m波段的红外辐射强度,但是因环境因素的影响,仅仅通过降低蒙皮发射率,飞机红外隐身的效果并不理想。     

多层隔热材料对卫星红外特性的影响

针对空间目标红外特性研究中,忽略多层隔热材料的影响或将其传热过程等效于绝热稳态过程的不足,考虑多层隔热材料中的实际传热方式,分别建立了卫星表面多层隔热材料中辐射换热、间隔层固体导热和残留气体导热的温度计算模型;根据模型计算分析了卫星表面多层隔热材料中不同传热方式对自身表面温度及3~6 m和6~16 m两个波段红外辐射特性的影响;结果显示多层隔热材料中不同传热方式对卫星长波红外辐射特性的影响大于中波红外辐射特性,文中对于提高空间目标红外辐射特性的计算精度具有参考价值。     

卫星表面散射对其温度及红外特征的影响

基金项目：。摘要：首先建立卫星温度场的理论计算模型;然后给出利用辐射传递因子求解卫星表面间自身辐射和空间热流多次散射的计算方法和流程;最后计算分析了卫星表面间自身辐射和空间热流多次散射对自身表面温度及3～6 μm和6～16 μm两个波段红外辐射特征的影响。研究结果对于提高空间目标红外辐射特性的计算精度以及空间目标的红外探测与识别具有参考价值。     

常温下花岗岩受力热红外光谱变化与敏感响应波段

通过对两种花岗岩进行室内常温下单轴压缩加载,利用热红外光谱辐射计(8 ～14μm)对加载过程中试样的热红外光谱辐射进行观测,研究岩石受力过程热红外光谱变化特征,揭示其应力敏感波段.结果表明,花岗岩辐射亮度(增量)与应力呈线性关系,矿物组分及结构差异对应力敏感波段有重要影响.接红外光谱辐射亮度与载荷的相关系数、拟合直线最大变幅-标准偏差比两项指标进行综合分析,揭示富含钾长石的斑状花岗岩的应力敏感段为8.4～10.6 μm,中心波长为8.75 μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2～11.7 μm,中心波长为10.25 μm.上述波段可分别作为相应花岗岩的应力与灾变红外遥感监测的优势波段.     

可见光+1.54μm激光/长波红外分色片的设计和制备

可见+1.54μm激光/长波红外分色片分离可见光、激光和长波红外光,在多通道成像光学系统中起着重要的作用.分析了分色片基板和薄膜材料的选择,优化设计并用电子束蒸发法制备了该分色片,其反射率和透射率都达到了94%以上,已成功应用于实际光学系统.     

高精度智能化可见/近红外积分球辐射定标装置

设计了由硅光电探测器作为反馈元件,采用DSP控制主光源开口处电动可调光阑大小,实现输出光谱辐亮度值连续可调的高精度程控化可见/近红外波段积分球辐射定标装置。经过理论设计和计算,在该装置内放置挡屏,保证了出射口处输出光谱辐亮度值的均匀性。使用PR-655高精度扫描式亮度计测量出该装置的最大输出光谱辐亮度值为23 061 cd/m2;在直径150 mm范围内的光谱辐亮度值的非均匀性为1.04%;输出光谱辐射亮度值的稳定性为0.8%。实验结果表明:该装置完全可以满足可见/近红外光学遥感仪器的地面辐射定标需要,并可实现智能程控化控制,提高了定标测试精度。     

高超声速再入体可见、红外辐射特性数值模拟

用带有非平衡化学反应源项的粘性激波层方程模拟了高超声速小钝头体零攻角再入段绕流流场，并对壁温边界条件进行了改进，建立了复杂几何形状为求解辐射传递方程的贴体坐标体系下的离散坐标法，与谱带模型相结合求解了小钝头体头身部七组元空气激波层辐射强度场，考查了紫外光谱区（0．2－0．4μm） 、可见光谱区（0．4－0．8μm）及红外光谱区（0．8－2．0μm吸收系数不确定性对辐射场计算结果的影响。     

利用FY-1C资料反演水云的光学厚度和粒子有效半径

利用FY-IC极轨气象卫星扫描辐射计的通道1(0．58—0．68μm)、通道3(3．55—3．95μm)和通道6(1．58—1．64μm)所提供的探测数据进行了水云光学厚度和粒子有效半径的反演试验．在非水汽吸收波段(如通道1)，云的反射函数主要是云光学厚度的函数，而在水汽吸收波段(如通道6)，云的反射函数主要是云粒子大小的函数．因此当云光学厚度较厚时，可利用通道1和通道6反射率，或通道1反射率和通道3亮度温度同时计算出云的光学厚度和有效粒子半径。     

200～5．0μm红外临边辐射光谱与

基于先进的临边探测方式，利用成熟的辐射传输模式MODTRAN4，对中红外2-5μm大气临边辐射的光谱特性和垂直分布特征进行模拟，并针对不同大气／气象条件以及太阳／探测器位置，对临边辐射垂直分布的敏感性进行了模拟和分析，给出了有意义的结果。     

YbF3和YF3薄膜在0.4~14 μm超宽光谱内光学常数反演

为了获得红外低折射率材料的光学常数,采用电子束热蒸发技术在多光谱硫化锌基底上以不同的基底温度分别制备了单层氟化钇(YF₃)和氟化镱(YbF₃)薄膜。通过分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪分别测试其在可见至远红外波段的透射率光谱曲线,使用包络法和色散模型拟合相结合的方法对其在可见至红外波段的光学常数进行了反演,得到了其在0.4~14 μm波段内的折射率与消光系数。采用椭偏测试结果验证了YF₃和YbF₃薄膜在0.4~1.6 μm波段内的光学常数正确性;将拟合得到的光学常数代入TFCalc 膜系设计软件,计算得到的单层薄膜的透射率光谱曲线与实测的光谱曲线吻合较好。实验结果表明,该方法获得的在超宽光谱0.4~14 μm范围内的光学常数准确、可靠。     

锆钛系远红外谷物干燥复合材料的研究

在研究ZrO2和TiO2的远红外辐射性能的基础上,设计正交试验以确定ZrO2、TiO2和辅助原料的不同水平对其远红外发射率的影响,利用远红外辐射测量仪测定了复合材料烧结后的远红外发射率;对试验结果进行方差分析;并与热风干燥做了谷物干燥对比试验,得到如下结论：1）TiO2含量达到15％,ZrO2的含量达到80％时的远红外辐射性能最优。所合成试样在所要求波段的光谱发射率最高可达到0．91;2）同等条件下自制辐射器的干燥效率比热风干燥要高的多。     

Thermal behaviour of electric connector coating irradiated by a laser beam

In this work, one dimension unsteady heat problem is resolved to simulate laser treatment of an electric connector coating. The electrochemical gold coating processing is not sufficient to limit the corrosion inside the connector. Thus an excimer laser beam interacts with the surface to recover a regular smooth surface by melting. The laser fluence must be adjusted to ensure the partial melting of the gold coating without its evaporation. The modelling of heat diffusion allows calculating the optimal fluence range (laser energy). Typically, for 0.75 μm surface coating on a multilayer metallic substrate, the laser fluence is ranging from 390 to 550 mJ/cm². The temperature profile is also plotted to describe the coating thermal field. Finally, the effect of the heat density (laser intensity) time distribution in the temperature profile and the melting depth is discussed.     

基于FY-3D/MERSI-II远红外数据的火情监测研究

风云三号D极轨气象卫星中分辨率成像光谱仪(FY-3D/MERSI-Ⅱ)具有250 m分辨率的10. 8μm和12μm波长的远红外通道,为气象卫星遥感火情应用提供更为丰富的数据源。文章研究了FY-3D/MERSI-Ⅱ的10. 8μm远红外通道监测火情的特点,10. 8μm远红外通道虽在光谱方面对高温热源探测灵敏度不如FY-3D/MERSI-Ⅱ的3. 8μm中红外通道,但由于空间分辨率较1 km分辨率的中红外通道高4倍,因而对较大的火点有明显反映,火点探测能力较1 km分辨率远红外通道有明显提高。利用混合像元线性波谱分离方法计算,对于平均温度为750 K,面积400 m^2的明火区,在1 km分辨率远红外通道像元引起的亮温增量约0. 47 K,而在250 m分辨率远红外通道像元引起的亮温增量约为7. 30 K,可与周边背景像元亮温形成较明显差异。利用1 km分辨率的中红外通道判识火点范围,利用250 m分辨率的远红外通道进一步确定明火区位置,可将火点定位精度从公里级提高到百米级。利用该方法开展了森林草原火灾应用实例分析,基于250 m分辨率远红外通道确定的火点位置与实地考察信息吻合较好,说明了提出方法的有效性。多个应用实例表明,在反映大范围火场中较强火势区域位置和草原火灾明火线分布等方面,FY-3D/MERSI-Ⅱ远红外通道较中红外通道具有明显优势,可以更加精细化和准确的反映火情的空间分布,在火情监测方面具有实际应用价值。