水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身.将水雾视为吸收、发射、各向异性散射的非灰介质,考虑水雾自身辐射、多重散射和环境影响,利用Mie理论和谱带离散计算雾滴的辐射特性参数;将辐射传输方程(RTE)和能量守恒方程(ECE)耦合计算,建立红外辐射在水雾中的衰减模型.利用该模型计算了光谱半球透射率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素会降低水雾遮蔽效率.     

水雾热遮蔽过程的辐射与导热耦合换热

人工水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于火灾安全和红外隐身。将水雾视为吸收、各向异性散射的灰体介质,考虑水雾的介质辐射、多重散射和环境的影响,利用窄谱带模型和Mie散射理论计算离散谱带的平均光学系数,将辐射传输方程和能量守恒方程耦合计算,建立了8~14微米红外辐射在水雾中衰减的计算模型。应用蒙特卡洛法与本文算法作对比,验证了模型的正确性;计算分析了目标在水雾遮蔽下的辐射强度场、热流密度散度以及对水雾温度场的影响;利用本文模型计算了光谱半球通过率,通过与朗伯比尔定律作对比,反映了介质辐射、多重散射、辐射热流等因素使得水雾遮蔽效率降低。     

FDTD应用于各向异性介质及半空间散射问题

介绍FDTD方法应用于各向异性介质散射分析及其并行计算.基于并矢表面阻抗给出金属表面各向异性介质涂层的等效介质参数公式.讨论铁氧体基片偏置磁场对微带天线辐射方向图的影响,模拟研究了板状各向异性材料介质参数的反演途径.将半空间FDTD应用于金属平板上孔缝散射计算和光学材料表面微缺陷散射近场和散射振幅分析,以及介质光栅Floquet模和传输功率的计算.     

细水雾遮蔽红外辐射的数值分析

细水雾对热辐射有着强烈的散射和吸收,可用于舰船等军事目标的红外隐身。将水雾视为吸收、发射、各向异性散射介质,通过谱带离散处理水雾的非灰特性,利用Mie氏理论计算离散谱带内的平均光学系数,建立了8~14 m红外辐射在细水雾中的传输模型,并利用有限体积法进行了分析计算。研究发现,采用均值粒径假设计算辐射透射率时会有一定误差,应用数量矩均值粒径时Sauter粒径误差最小,线性平均粒径误差最大;水雾自身辐射与内散射对透射率的影响较大,计算中应考虑;提高水雾浓度,减小均值粒径,可有效抑制透射率。     

金属衬底多层各向异性介质电波反射特性研究

通过分析和计算多层各向异性介质的电磁波传输矩阵,导出了金属衬底上多层各向异性介质的电磁波反射系数计算方法,举例验证了该计算方法的正确性.作为一个应用例子,初步分析了金属衬底上各向异性材料的极化转换特性,为复杂电磁材料的电磁散射近似计算提供了理论基础.     

非线性光纤传输的若干理论问题(之一) I非线性色散波的传输方程及其孤子解

本文在文献的基础上,完善和推广了从色散波方程求光纤非线性传输方程的方法,建立了适用于任意剖面结构单模光纤、任意模式的非线性传输方程,用逆散射法求得了孤子的一般解析解.     

红外辐射在烟幕中的蒙特卡洛模拟

先简单介绍了蒙特卡洛方法的基本知识与应用领域,然后详细地介绍了多次散射,并强调了多次散射在干扰中的重要作用.针对红外烟幕对红外辐射有较强的吸收和散射作用,利用蒙特卡洛方法,模拟了红外在红外烟幕中的传输过程,并给出了具体实现算法;并利用了散射相位函数确定了散射角.最后通过实验验证了接收视场角的大小影响单次散射近似范围.     

二维各向异性随机介质内光波模式的特性研究

通过建立能够描述各向异性介电常数变化情况的二维随机介质模型,利用时域有限差分法联立求解随机介质中光波所满足的Maxwell方程和激光速率方程,研究了各向异性散射增益材料中的随机激光辐射现象。结果表明随机介质中各向异性散射颗粒的无序程度由空间位置无序和空间方向无序共同决定,空间方向的无序能够加强随机激射的辐射。同时存在两种无序机制的随机介质,在相同条件下它的随机辐射行为要强于仅存在一种无序机制的随机介质。研究结果对于研制新型各向异性随机介质材料具有指导作用。     

太阳能电池光载流子辐射复合的红外特性仿真与试验

激光诱发硅太阳能电池产生载流子,由于少数载流子的复合而发射红外辐射.基于一维载流子传输方程,建立了调制激光诱发PN结少数载流子密度模型,利用该模型仿真分析了载流子寿命、扩散率、表面复合率及光电压对辐射复合产生红外辐射信号的影响.利用InGaAs红外探测器(0.9~1.7μm)记录激光诱发载流子辐射复合的红外辐射信号,用数字锁相放大器提取了幅值与相位.通过频率扫描试验获得了多晶硅太阳能电池载流子传输参数.     

单轴各向异性球对任意方向入射平面波的散射

基于球矢量波函数的正交完备性,给出了具有任意传播方向两种极化模式的平面波用球矢量波函数展开的形式,导出了其展开系数的具体表达式.研究了单轴各向异性介质球对任意方向入射平面波的散射,利用球矢量波函数及傅里叶变换方法得到了各向异性介质球的内场展开式,结合切向连续边界条件给出了散射系数.数值分析了介电常数张量元、有耗、无耗、尺寸参数、入射角和方位角等对单轴各向异性介质球的雷达散射截面的影响.     

梯度温度气体介质的热辐射传递特性研究

高速导弹光学窗口外存在激波层,为高度不均匀的梯度温度气体介质,针对其中的热辐射传递开展一种有效数值求解方法研究.基于离散传递法的思想,利用光线传输模型寻找导引头探测口径内的视线路径,推衍出激波层的热辐射强度计算模型,并研究此模型所得激波层热辐射噪声与来流参数之间的关系,给出经验公式,结果表明,对于3 ～8 μm红外波段...     

一种高效计算高光谱分辨率红外大气辐射传输的方法

传统的大气辐射传输计算方法受计算资源和效率的限制已无法满足星载高光谱分辨率红外大气遥感资料处理的需要,基于单色波长辐亮度计算加权组合的方法,开发了一种快速准确的高光谱分辨率红外大气辐射传输的计算模型FFRTM_IR.利用FFRTM_IR模型,针对研制中的FY-3D红外高光谱大气探测仪(HIRAS)的光谱指标,模拟计算了仪器的观测通道亮温,并用独立样本对模拟亮温进行了验证和比较,结果显示:FFRTM_IR对HIRAS所有通道的模拟亮温偏差均小于0.06 K,标准差有效控制在0.1 K以内;在同等计算精度下,FFRTM_IR的计算速度略快于目前国际上通用的快速辐射传输计算模型CRTM.利用FFRTM_IR模型,采用解析计算方法可以进一步得到温度廓线、水汽廓线、二氧化碳、臭氧廓线以及地表参数的雅克比矩阵,计算结果与扰动法计算结果一致性较好,有较高的计算精度.计算和分析结果表明,初步建立了一种高效的红外大气辐射传输计算模型,可用于星载高光谱红外大气探测仪器的观测仿真和资料处理.     

地球临边场景红外遥感成像仿真方法

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分,是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面,传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响,视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此,研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型,提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异,分别建立海洋分布模型、多层云分布模型,并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性,构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系,利用大气传输理论和传感器效应仿真,计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明:仿真得到的红外图像画质清晰,符合地球临边场景红外辐射特性,其平均拉普拉斯算子和可达0.15,平均灰度梯度可达0.70。     

红外无线局域网MAC性能分析与优化

用红外线作为室内无线通信传输媒质的红外无线局域网,由于具有成本低、功耗小等特性,现已逐渐被广泛应用;分析了红外无线局域网媒质访问控制层协议及其所存在的问题;推导了红外无线局域网归一化吞吐量的计算公式,研究了竞争窗口的大小与调芍方式,在此基础上对网络的媒质接入性能进行了优化设计,提出了红外自适应接入算法,弥补了现有红外局域网的不足之处;利用OPNET仿真软件,对优化后的红外自适应接入性能进行了仿真验证。     

应用Lambert-Beer定律计算红外烟幕透过率的误差问题

红外烟幕的光学性能测试一般依据Lambert-Beer定律进行,但在烟幕的光学厚度较大时,按该定律计算烟幕的透过率会存在较大的误差。本文通过求解辐射传输方程得到烟幕透过率的精确解,将其与Lambert-Beer定律的结果相对照,获得了用Lambert-Beer定律计算较大光学厚度烟幕透过率的误差。     

1.315 μm波长冰晶粒子辐射特性的模拟研究

利用逐线积分法(LBL)计算得到了大气分子红外吸收信息,结合不同形状冰晶粒子的单次散射特性,通过离散纵标法(DISORT),模拟计算了由实心六棱柱状冰晶粒子组成的卷云在波长为1.315μm时的散射特性和辐射特性,定性分析了激光在卷云中传输时的衰减和散射规律与入射光的位置、卷云光学厚度、冰晶粒子有效尺度等参数的关系。与晴天大气相比较,卷云的散射明显改变了光辐射的空间分布,被其他传感器探测到的可能性增大,其结果对于激光测距、激光探测等有关工程设计方面有非常重要的参考价值。     

MonteCarlo方法研究红外辐射的空间分布

本文首次偿试将Monte Carlo计算方法引入红外辐射和传输特性的研究中,建立了辐射源的物理模型,空气传输介质的物理模型,应用了计算机模拟。计算机模拟计算结果与实验结果很吻合。     

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.