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.     

几种烟幕对CO2激光的衰减性能研究

分析了CO2激光在军事上应用的主要特性及烟幕对激光的衰减原理,阐述了在烟幕试验柜中测试烟幕对激光的质量消光系数的试验方法和主要步骤。测试了红磷、HC和石墨烟幕对CO2激光器发射的10．6μm激光的消光系数,并绘制了激光功率随时间变化的曲线。依据实验结果,石墨烟幕对CO2激光具有良好的消光作用,质量消光系数为1．284m^2／g;红磷烟幕对该波段激光具有较为明显的削弱作用,质量消光系数为0．603m^2／g;HC烟幕对该波段激光几乎没有衰减作用,质量消光系数小于0．1m^2／g。分析表明,烟幕对10．6μm激光的消光系数随入射光的功率增加而下降,空气湿度增加,则红磷和HC因幕的消光系数将明显增大。     

烟幕对激光的干扰特性研究

为了研究碳黑球形粒子和石墨球形粒子对1.06 μm和10.6 μm激光的消光特性,基于Mie理论计算了粒子的消光系数,利用朗伯-比尔定律计算了透过率与烟幕厚度的关系。研究表明:碳黑粒子和石墨粒子都存在一个最佳粒径,使粒子对激光的消光性能达到最好,并且粒子半径较小时吸收起主要作用,粒子半径大时是散射和吸收两者共同作用;粒径在0.05~0.16 μm范围内时,石墨粒子的消光性能好于碳黑粒子,其他区域内则是碳黑粒子的消光性能好;得到了粒径具有对数正态分布时透过率与烟幕厚度的关系曲线,对实际作战应用具有一定的     

激光后向散射式烟幕粒子测量方法研究

烟幕干扰是光电对抗防御来袭光电精确制导武器的重要手段,烟幕干扰对抗效能与实际气象条件、布放密度、防御目标特性等密切相关,实时测量烟幕的消光特性是评估烟幕干扰对抗效能的基本要求。本文对烟幕粒子的激光Mie散射机理进行了分析,建立了激光后向散射层析断层反演烟幕消光系数模型,通过试制的激光后向散射层析断层测量系统对三种典型烟剂发烟后烟幕消光系数进行了测量,结果表明该激光后向散射层析断层可有效对烟幕消光特性进行遥感测量,可为光电对抗烟幕干扰效果实时测量及效能评估提供支撑。     

纳米铁粉烟幕对1.06μm和10.6μm激光的消光特性研究

在烟幕性能测试评价实验室中测试分析了纳米铁粉作为烟幕干扰材料对1.06μm和10.6μm激光的消光特性.在容积为20m3的烟箱中分别喷撒30g纳米铁粉,通过测量其在不同时刻的激光透过率和烟幕质量浓度,测得纳米铁粉对1.06μm和10.6μm激光的质量消光系数分别为1.833m2·g-1,1.474m2·g-1,表明纳米铁粉对双波长激光均具有显著的干扰效果.     

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.     

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。     

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...     

雾油与石墨组合烟幕对10.6Um激光的衰减特性

为了提高雾油烟幕对10.6 μm激光辐射的衰减效果,利用雾油烟幕发生器在平坦开阔的外场条件下生成雾油烟幕并定量测试了雾油烟幕及其与超细石墨形成的组合烟幕对10.6 μm激光辐射的质量消光系数和烟幕的粒度分布规律.试验结果显示,使用雾油烟幕与超细石墨的组合可显著提升烟幕体系的粒子平均直径及其对10.6 μm激光辐射的衰减...     

石墨烯红外波段复折射率及消光性能研究

石墨烯是一种新型二维纳米碳材料,在红外干扰方面具有很大的潜在应用价值,其红外消光特性值得深入研究。文中利用红外椭偏仪测量了石墨烯压片在红外波段的椭偏参数,计算得到其红外波段的复折射率,采用离散偶极近似(DDA)方法计算了石墨烯在2~14 μm波段的效率因子、消光系数与入射波长、粒子直径和厚度的关系。计算结果表明,石墨烯在2~14 μm波段具有优异的红外消光性能,其消光性能主要取决于材料的吸收性能,吸收作用大于散射作用,同时粒子对近、中红外辐射的消光性能明显好于远红外波段;消光效率因子和消光系数随波长增加逐渐减小;消光效率因子随粒子直径的增加而增大,近、中红外波段的消光系数大于远红外波段,其中直径0.25~1 μm粒子的消光系数最大,直径1~4 μm粒子的消光系数随直径增加逐渐减小,直径大于4 μm的粒子对各波段红外的消光能力受粒度变化的影响很小;消光效率因子随粒子片层厚度的增加逐渐增大,近、中红外波段的消光系数随厚度的增加有所减小,而远红外波段的消光系数受粒子厚度变化影响不大。     

石墨烯烟幕红外激光消光性能研究

石墨烯片具有质轻、层薄、比表面大的优点,满足烟幕材料所需的要求.为了探索石墨烯在干扰红外成像制导武器方面的应用,利用20m3烟箱,通过快速热引爆石墨烯原材料获得烟幕的方法,测试了烟幕在1.06 μm激光的透过率曲线以及8～14μm波段的红外图像的遮蔽特性,获得了烟幕对1.06μm激光和8～14μm红外波段的平均质量消光系数均在2.0 m2.g-1以上,对红外光具有显著的干扰效果.分析了烟幕粒子的扫描电子显微图像、透射电镜图和X射线衍射图谱,结果表明所制备的烟幕粒子为石墨烯片组成,石墨烯烟幕粒子的微观结构有利于对红外光的吸收和散射.     

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。     

近红外波段气溶胶的消光特性研究

在已知大气气溶胶折射率和气溶胶谱分布的基础上,对近红外波段的气溶胶消光特性进行了研究。利用Mie散射理论计算并讨论了气溶胶的消光、散射、吸收效率因子随尺度参数的变化和消光系数随半径和波长的变化,并且在MATLAB中对各种变化情况进行了仿真。结果表明,三种气溶胶粒子的消光和散射能力依次为沙尘性粒子,水溶性粒子,烟煤。消光系数在粒子半径和入射波长相近时达到最大,并且粒子半径对消光、散射、吸收系数的影响比入射波长更明显。这些结论可以为红外辐射在大气中的衰减计算和分析提供依据。     

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。     

纳米石墨烟幕对红外激光的消光特性研究

文中分析了纳米石墨作为烟幕干扰材料的吸波特性,在喷洒纳米石墨质量不同的情况下,利用烟幕箱测试了1.06μm和10.6μm两种波长激光透过率与时间的关系曲线,用滤膜称重法测量了纳米石墨烟幕在不同时间段的质量浓度,从而测得了纳米石墨对两种红外激光的平均质量消光系数,分别为1.2791m2·g-1和1.0252m2·g-1,表明纳米石墨对红外激光具有显著的干扰效果.     

基于蒙特卡罗方法的烟幕透过率计算与分析

烟幕透过率是表征烟幕干扰性能的重要参数。以等效粒径为0.1μm的石墨为例,就不同形状的石墨粒子组成的烟幕,基于蒙特卡罗方法对烟幕透过率进行了数值计算。利用Mie散射理论和离散偶极子近似(DDA)方法分别计算了球形粒子、椭球形粒子和圆柱形粒子对1.06μm波长的入射光单次散射的消光参量。对于入射光在烟幕中的传输,建立了蒙特卡罗模拟计算模型,利用MATLAB语言编制了相应的计算程序,给出了不同纵横比的椭球形粒子和圆柱形粒子相应的烟幕透过率计算结果,并和等体积球粒子相应的烟幕透过率进行了比较分析。结果表明:透过率与烟幕中粒子形状、粒子数密度、入射光的入射角度及烟幕厚度有关,粒子形状越偏离球形,对应透过率越小。     

矩量法计算烟幕粒子的红外消光特性

基于矩量法建立了旋转体烟幕粒子的红外消光模型,对圆片、等效球体和等效柱体等形状的石墨粒子进行了消光性能计算,研究了形状、尺寸、厚度等参数对粒子红外消光能力的影响.计算结果表明,小尺寸粒子以吸收消光为主,大尺寸粒子以散射消光为主;圆片形状的粒子具有最佳的红外消光能力,厚度变小时,圆片粒子对红外的消光能力显著升高;半径在1...     

铜粉烟幕干扰3～5μm红外波段性能测试研究

运用红外热成像仪分别在烟箱和外场研究了铜粉烟幕对3～5μm红外波段的遮蔽效果,并计算了消光系数.研究表明铜粉发烟剂对3～5μm中红外波段有良好的消光性能.在20m3烟箱中施放20g铜粉发烟剂有效遮蔽时间在3 min以上;相同质量浓度的烟幕在外场红外有效干扰时间在30 s以上.本研究为该类烟幕的实际应用提供了参考.     

纳米银粉的红外消光特性研究

在容积为20m3的烟箱中分别喷撒30g纳米银粉,通过测量其在不同时刻的激光透过率和烟幕质量浓度,测得纳米银粉对1.06μm近红外和10.6 μm远红外激光的质量消光系数分别为1.833 m2·g-1和1.474 m2·g-1;利用红外热像仪测试了纳米银粉在8～12μm波段对靶标红外热像的遮蔽效果.结果表明,纳米银粉对双波长红外激光系统、红外热像仪均具有显著的干扰作用,是一种极具潜力的宽波段烟幕干扰材料.     

随机分布烟幕凝聚粒子对激光的消光特性研究

基于团簇-团簇凝聚(CCA)模型采用蒙特卡罗方法对随机分布的碳黑烟幕凝聚粒子进行了模拟,用离散偶极子近似(DDA)方法研究了该模型对激光的消光特性.研究表明:碳黑烟幕凝聚粒子对激光的消光特性受原始微粒数量及粒径的影响,粒子的凝聚将削弱烟幕的红外消光性能;当凝聚结构中原始微粒的数量一定时,存在使烟幕红外消光性能达到最大的原始微粒粒径.