锚杆与围岩加载过程中的红外热像实验研究

应用红外热像技术,对锚杆与围岩加载变化破坏过程中的红外辐射现象进行了实验研究,结果表明:无锚杆试块红外辐射温度随着荷载增加,呈现整体均匀升温变化;试块布置锚杆后其承载能力增加,红外辐射温升也明显升高,应力峰值后,在锚杆周围形成一个由不同等温线组成的区域,由内向外,温度逐步降低,锚杆周围红外温度场与应力场,在形状和空间分布上有很好的相似性,红外热像高温区和低温区分别对应高应力区和低应力区.     

玻璃钢锚杆加载过程红外辐射实验研究

应用红外探测技术,对玻璃钢锚杆进行了单向拉伸的红外辐射实验研究,结果表明:玻璃钢锚杆拉伸过程中,其红外辐射温度随着荷载的增加而增加,弹性阶段温升变化微小,塑性阶段温升明显,尤其是临近破裂时,温度升高最快,最大温升值为0.3℃.利用玻璃钢锚杆材料的红外辐射温度特征,可以反演该种材料的锚杆与围岩相互作用过程中的应力、应变以及变形等力学性质.     

常温下花岗岩受力热红外光谱变化与敏感响应波段

岩石受力后红外辐射及其光谱特征随之发生变化,但不同岩石及不同波段的变化特征不同。本文以实验为研究手段,通过对两种花岗岩进行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。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。按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8.4~10.6μm,中心波长为8.75μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2~11.7μm,中心波长为10.25μm。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。     

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.     

气动加热下高温陶瓷材料的红外辐射机理与特性

从分析材料内部热辐射与导热耦合传热温度场、表面反射及折射之间的内在关系出发,建立了气动加热下高温陶瓷材料的红外辐射模型.采用控制容积法结合蒙特卡罗法和谱带模型,数值模拟了红外辐射能在材料内部的传递及出射过程.引入介质影响因子,分析了材料的红外辐射机理和外部气动热流对材料红外辐射特性的影响.结果表明,高温陶瓷材料内部热辐射的光谱选择性与温度场的耦合,导致高温陶瓷材料的红外发射率随气动热流变化而变化.由于陶瓷材料在紫外和中远红外谱带范围对辐射的吸收非常强,而在近红外和可见光谱带范围对辐射吸收较弱,随气动热流密度增大,对陶瓷材料表面红外辐射产生贡献的内部热辐射区域增大,但材料的红外发射率降低.     

直升机红外抑制器红外辐射特性的数值研究和实验验证

对波瓣喷管-弯曲混合管构成的直升机红外抑制器内空气动力学特性和红外辐射特性进行了数值研究,在计算过程中,有机地将三维流场数值计算、壁温计算与红外辐射计算结合起来,与相关实验数据的对比验证表明计算结果与实验结果仅相差15%左右,且红外辐射强度空间分布规律一致;通过对不同缩比模型的数值计算,揭示了模化比对壁面及羽流的红外辐射特性的影响规律.计算结果符合物理过程本质.     

基于Visual C++和OpenGL的红外目标景象仿真研究

对红外目标的红外辐射特性进行了分析计算,提出了在Visual C++6.0环境下利用OpenGLAPI对空间目标红外辐射特性进行仿真的方法.针对假定目标给出了该目标在不同观察方向上的辐射强度并据此生成灰度图像,并利用上海技术物理研究所自行研制的128×128像素电阻阵列红外景象转换器进行了仿真实验,取得了实验结果.对红外目标的红外辐射特性仿真进行研究,为红外景象模拟提供基础.     

In_(0.25 )Ga_(0.75)As/GaAs应变异质结的离子沟道分析

本文采用Li离子作为背散射-沟道实验的分析束来研究In_(0.75)Ga_(?)As/GaAs应变异质结的结构.沟道效应和角扫描的实验表明,由于晶格失配,异质结的点阵发生应变,晶格常数在生长方向产生～0.04A的拉伸或压缩,于是离子沟道在<110>倾斜方向发生0.9°的扭折,导致沿这个方向的严重退道.对较厚外延层的样品,除应变结构外,在生长过程中还形成失配位错结构及其他点阵缺陷,从而产生附加的退道。     

升温速率对木材红外干燥影响的实验研究

针对木材干燥的红外工程应用,提出了红外辐射脱水的物理模型,测量了木板的多点温度、湿度和干燥速率,总结了升温阶段的干燥规律。认为升温速率对木材红外干燥有重要的影响,并从理论进行了分析。     

In_(0.25)Ga_(0.75)As/GaAs应变异质结的离子沟道分析

本文采用Li离子作为背散射-沟道实验的分析束来研究In_(0.75)Ga_(?)As/GaAs应变异质结的结构.沟道效应和角扫描的实验表明,由于晶格失配,异质结的点阵发生应变,晶格常数在生长方向产生～0.04A的拉伸或压缩,于是离子沟道在<110>倾斜方向发生0.9°的扭折,导致沿这个方向的严重退道.对较厚外延层的样品,除应变结构外,在生长过程中还形成失配位错结构及其他点阵缺陷,从而产生附加的退道。     

飞行器8~14μm波段红外特征的数值研究

在飞行器机身表面的温度场建模中综合考虑了超音速飞行气动加热、发动机舱内部流动换热,以及排气喷流对飞行器后体的传热等影响, 采用数值计算的方法对飞行器8~14m波段的蒙皮及发动机壁面红外辐射特征进行了研究,分析了飞行器机头、机身（含进气道）、机翼、发动机舱（含飞行器后体）、垂直尾翼、水平尾翼和发动机喷管腔体等部位的红外辐射。结果表明:蒙皮辐射是飞行器8~14m波段红外辐射的主要组成部分,发动机壁面红外辐射主要集中在飞行器尾向50范围内;在不同的观测平面,飞行器不同部位对整机8~14m波段的红外辐射贡献比例各有侧重,飞行器机身、机翼、发动机舱和垂直尾翼是飞行器8~14m波段红外辐射的主要部分;飞行马赫数提高将加剧机身气动加热效果,飞行机不同部位所占的红外辐射比例将有所改变。     

远红外织物的保健作用探析

远红外织物是近年来开发出的一种新型保温材料，它不但可以吸收外界能量而使自身的温度升高，而且可以高效发射出远红外线，同时还具有抑菌作用。本文在对红外辐射的理疗作用进行分析的基础上，从理论上讨论了远红外织物的保健作用。     

热电偶时间常数激光测试系统中激光加热研究

为了在热电偶时间常数测试中提供可靠的阶跃温度信号，优化反馈控制效果，进一步缩短阶跃温升信号的上升延时间，确保热电偶时间常数测量的准确性，采用中温黑体炉对高速辐射测温模块进行了静态温度-电压标定，使用激光器对被校热电偶进行加热，获取单次脉宽调制波（PWM）脉宽时间与温度之间的关系式；理论分析了红外辐射测温模块电压与黑体温度、PWM波脉宽时间与温度之间非线性关系的原因，对进一步优化控制效果、建立系统数学模型提供了实验验证。结果表明，红外辐射测温模块输出电压与黑体温度呈4次方关系；单次PWM波脉宽时间与温度呈3次方关系。该实验结果可为控制器反馈控制调节PWM波脉宽时间（占空比）提供理论依据。     

高超声速飞行器气动热辐射特性

飞行器在大气层内高速飞行时,高速气体来流在飞行器顶端形成高温高压气体绕流,并对顶端光学探测窗口形成强烈气动加热,光学窗口温度急剧上升,高温气体和光学窗口的红外辐射对探测系统形成严重的气动热辐射效应,探测信噪比下降。针对非灰混合气体和光学窗口材料的辐射特点,采用介质辐射传输方法,模拟了钝锥球头外形头部且顶端安装探测窗口飞行器的气动热辐射,研究了气体和窗口热辐射随时间的发展及其与窗口材料的关系。结果表明,高温气体的热辐射与飞行器的运动状态关系密切,而光学窗口的热辐射随飞行时间增加而迅速增强,逐渐成为气动热辐射的主要因素,因此抑制光学窗口的温度上升速度和幅度是减弱气动热辐射的关键。     

CRTM云模式的建立与敏感性试验

云污染会严重影响云区辐射的模拟,导致大量云区卫星资料被废弃。结 合快速辐射传输模式(Community Radiative Transfer Model, CRTM)的应用现状以及 红外遥感原理,对CRTM模式中的辐射传输模块进行了修改,并提出了能够模拟云 区红外辐射的CRTM云模式。利用CRTM云模式模拟了高光谱大气红外探测 器(Atmospheric Infrared Sounder, AIRS)的通道亮温,并针对云模式中新增的参数进行了 敏感性分析。结果表明,随着通道高度的下移,对卫星接收辐射贡献较大的大气层也在下移,偏 差大值区所处的高度也越来越低;在偏差大值区中,偏差值会随着云量的增加而增大,直到全云覆盖时,偏 差值最大;云量较大时,输入的温度廓线的垂直变化会引起云顶发射辐射产生相同的垂 直分布,这与用CRTM云模式模拟出的亮温随云顶高度抬升而出现的垂直变化一致;用CRTM云模 式模拟的亮温值对新增的云量和云顶高度参数的敏感性较强,符合大气红外辐射传输的规律。     

高超声速飞行器红外探测窗口辐射透射特性研究

高超声速飞行器在飞行过程中受到强烈的气动加热,位于头部的红外探测窗口温度上升显著,辐射透过率下降的同时自身发射辐射大幅增强,致使内部的红外探测器信噪比下降,严重情况下可能失效。对超声速弹头弹道末端蓝宝石红外探测窗口的气动加热-非稳态温升过程及其3.7-4.8μm波段红外辐射透射特性进行数值模拟,结果表明:平均温度已经不能准确反映蓝宝石窗口的红外透射特性及其对红外探测器灵敏度的影响;存在一个最优的红外探测窗口厚度,该厚度下红外探测器在弹道末端的灵敏度达到最佳。     

大气层外弹道式目标表面温度场的有限元分析

获取目标表面温度场是进行红外特征分析的重要前提.根据大气层外弹道式目标温度场的轴对称分布特点,在柱坐标系内建立了二维瞬态热传递的有限元模型.模型中的自然边界条件包括太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射和空间辐射.最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布,数值计算表明:在目标飞行全程中,其表面温度在白天和夜晚分别约为34K和14K.该模型对于大气层外弹道式目标的红外探测、隐身和成像仿真具有重要价值.     

脉冲红外对碳纤维板冲击损伤特征检测

采用双面法脉冲红外热成像无损检测技术提取了碳纤维层压板冲击损伤特征信息。依据红外热图序列,分析有无冲击损伤区温差的时间历程曲线,提出根据温差时间历程曲线上升沿梯度最大值作为选取最优热图的性能指标。为了验证,对碳纤维层压板进行超声C扫检测,并用Image J对处于温差时间历程曲线上升沿的热图和超声C扫图进行图像处理,获取碳纤维层压板的冲击损伤特征信息,然后以超声C扫结果为标准计算误差,结合温差时间历程曲线上升沿梯度值进行分析。结果表明:梯度最大值对应的热图冲击损伤面积误差最小,并且离梯度最大值越远,误差越大,说明根据温差曲线上升沿梯度最大值从热图序列中选取最优热图的方法是可行的。