黑体辐射中若干物理量的解析表示

本文导出了波段光子出射度N_(0,λ)、波段辐射出射度M_(0,λ)的解析表达式。并证明了光子相对微分出射度K_(⊿N)(λ,T)和相对辐射微分出射度K_(⊿N)(λ,T)的严格关系式。这些表达式对于黑体辐射测量自动化、数值表的精密计算、误差的可靠估计、减少独立黑体辐射函数数目、包含辐射函数的方程的求解、编制精密的有关程序等都是有利的。     

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。     

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.     

单色微分辐射出射度

阐述了单色微分辐射出射度ＭＡλ．Ｔ及其在红外探测中所起的重要作用，计算了在１００－１０００Ｋ温度范围内的ＭＡλ．Ｔ及普适的黑体辐射曲线，研究了峰值的变化规律，提出在设计及选用有工作波段要求的红外探测器、红外光学元件和红外成像等系统时，应以单色微分辐射出射度Ｍλ．Ｔ及其峰值波长作为主要的依据，还提出了辐射出射度的小信号对比度的概念，并建议将长波红外大气窗口向短波给扩展０．２μｍ．     

地物目标红外热像理论建模中的蒙特卡罗法与并行计算

蒙特卜罗法结合区域人解算法，求地物目标温度场和红外辐射出射度场，将三维复杂几何形体解为若干个规则的子区域，不同的子域选用不同的坐标系，用控制容积法分别处理，整体结构用热网络法，用蒙特卡罗法计算辐射传递系数，可考虑办面的复杂辐射特性，引入辐射传递系数，分离了计算的难点，并可小段并行处理，在空间域（计算区域）上将目标分解为若干个子域，也可使用多个处理器并行计算。     

热辐射的数字模拟

本文由普朗克辐射方程出发,给出了在有限波长间隔λ_1～λ_2内辐射出射度M_e(T,λ_1,λ_2)、辐亮度L_e(T,λ_1,λ_2)、光子出射度M_q(T,λ_1,λ_2)及其对温度的变化率(?)M_(eλ)/(?)T、(?)L_(eλ)/(?)T、(?)M_(aλ)/(?)T的积分计算的级数表达式,并在IBM-PC机上全面地编制了有关黑体辐射计算的BASIC通用程序,这一工作对于热成象系统的分析与模拟具有实际意义。     

地形条件对空间目标细致光谱辐射特性的影响

随着多光谱、高光谱和超光谱探测技术的发展,探测识别目标发出的细致光谱辐射特性技术日益成熟。建立了一种空间目标细致光谱有效辐射的计算模型,考虑了地形条件和大气环境对目标的光谱有效辐射影响,分别计算了传统方法和两种设置的典型地形条件下空间目标各表面的温度和细致光谱有效辐射,分析了3~5 m和8~14 m波段下导致目标有效辐射强度随波长变化的主要影响因素,最后分析了在不同地形条件下空间目标在8.69~9.00 m探测波段内的辐射特性。结果表明,地形条件对空间目标的温度和有效辐射有较大影响,尤其是地表反照率对地球反射太阳辐射的影响较大,特别是空间目标朝向地球的面,在两种典型条件下的最大温差可以达到69.2 K,光谱有效辐射出射度偏差达到7.002 W/（m2m）。     

非等温漫射空腔辐射特性的Monte—Carlo解

本文应用Monte-Carlo法计算了非等温圓锥——圆筒漫射空腔发射率及腔口处空腔发射率分布。从而简化了黑体炉辐射出射度及积分发射率的计算,并为实际的镜——漫混合反射模式的空腔特性计算提供了先决条件。     

太阳翼物性参数对卫星红外特性的影响

针对现有文献在卫星红外特性研究时忽略其物性参数随温度变化对红外特性的影响,首先建立了卫星温度场的理论计算模型;然后利用有限元法进一步推导了卫星太阳翼的物性参数随温度变化时卫星温度场的求解方法;接着建立了卫星红外辐射出射度与红外辐射强度空间分布的计算模型;最后计算分析了太阳翼物性参数随温度变化对自身温度和红外特性以及对卫星整体在3~6 m和6~16 m两个波段红外辐射强度空间分布的影响。文章的研究结果对于提高空间目标红外特性的计算精度以及空间目标的红外探测具有参考价值。     

目标与背景的红外辐射特性仿真方法

基于红外辐射理论,综合考虑自身辐射、反射辐射、大气长波辐射等因素,研究了目标的红外辐射特性仿真方法,编制了目标红外辐射仿真软件。以某钢板为例,建立了目标的仿真计算模型,确定了目标表面的边界条件,计算了目标表面的温度场分布,将仿真计算与试验测量的钢板表面温度数据进行了对比,结果显示:仿真计算的平均误差在1.5 ℃以下,验证了仿真方法的正确性,并在此基础上仿真计算了不同时刻目标的红外辐射特征分布,证明了红外仿真方法的合理性,为车辆与复杂背景的红外仿真计算奠定了基础。     

飞机全向红外辐射特征研究

正确研究飞机全向红外辐射特征是对飞机进行红外探测和跟踪的基础。文章根据红外辐射基本理论,通过建立飞机全向红外辐射坐标系和对飞机三个主要辐射源(蒙皮、尾焰和喷管)红外辐射计算方法的分析,构建了飞机全向红外辐射强度的理论计算模型,该模型解决了不同探测方向上的飞机红外辐射强度的计算。最后,利用此模型计算了3～5微米和8～12微米两个波段的某飞机全向红外辐射强度,并对仿真结果进行了分析,分析结果表明了理论模型的正确性。     

目标表面地球辐射和地球反照的均匀模拟法

对地球面元的方位角和天顶角进行了均匀采样,并将面元位置矢量由球坐标系转化到了地心赤道坐标系中.通过数值积分,计算出了地球反照和地球红外辐射对目标的辐射角系数.计算结果表明,该方法不仅在计算效率和计算精度方面都明显优于随机模拟方法,而且与辐射换热角系数手册数据十分吻合,非常适用于目标热流的计算.     

利用坐标变换法计算卫星轨道辐射热流

卫星轨道辐射热流的计算对于卫星的热控设计和卫星红外特征研究等都具有重要意义。论文根据描述卫星运动模型参数的卫星轨道六要素,利用坐标变换方法确立了卫星任一表面与太阳、地球的位置角度关系,建立了卫星的表面辐射热流计算模型,可用以计算任意轨道参数的卫星在任意时刻太阳辐射、地球反照和地球辐射等主要轨道辐射热流,并以某轨道上六面体卫星为例给出了其不同表面在整个轨道运行期间的接收到的辐射热流计算结果。结果表明:卫星不同表面接收到的辐射热流密度随时间的变化是不一样的,主要取决于各表面与太阳和地球的角度关系。     

基于可达辐射能的目标表面辐射传递系数计算方法

为了便于在红外成像仿真中对目标表面温度场进行计算,提出了一种基于可达辐射能的目标表面辐射传递系数计算方法。分别用公式法、蒙特卡洛法和可达辐射能计算法计算了两两垂直表面和两两平行表面模型间的辐射传递系数,并进行了仿真验证。结果表明,该可达辐射能计算方法在确保计算精度满足要求的同时,在计算效率上相对于公式法和蒙特卡洛法都有较大提高。     

大气层外弹道式目标红外特征的数值分析

讨论了有限元非等温性对辐射的影响,并给出了三结点三角形单元的辐射热流公式.在结点温差较小的情况下,平均温度法被证明是合理的.将大气层外弹道式目标视为点目标,使用平均温度法并利用有限元法分析得到的表面温度场计算了目标的红外辐射强度空间分布.在计算过程中考虑了目标空间方位的变化对红外辐射强度的影响,并提出空间辐射矩阵对目标飞行全程的红外辐射计算进行加速.     

来袭飞机的红外辐射及其大气传输特性研究

研究了来袭飞机的三个主要红外辐射源(尾焰、尾喷管和蒙皮)的红外辐射特性,以及各自主要辐射波段在大气中衰减的情况。通过优化模型,计算得到了其各自主要辐射波段的红外辐射强度。并根据三个辐射源各自主要辐射波段的大气透过率的计算,得到经过相同大气路程衰减后,最终到达红外探测器的辐射强度。     

一种辐射源距离的估算方法

提出利用测量设备与辐射源相对运动速度及测量设备所接收到的辐射功率的估算测量设备到辐射源距离的一种方法。对计算精度进行了分析，通过算例对理论分析进行了检验。     

高超声速飞行器热喷高温燃气红外辐射特性数值模拟

喷流反作用控制系统（Reaction Control System, RCS）热喷高温燃气辐射效应对飞行器光学探测跟踪具有重要影响。基于谱带辐射模型,通过求解带化学反应源项的三维Navier-Stokes方程和辐射传输方程,对高超声速飞行器喷流反作用控制系统热喷干扰流场及其红外辐射特性进行了数值模拟,分析了二次燃烧效应、不同飞行条件以及不同观测角度对流场红外辐射特性的影响。研究表明:典型状态喷流辐射计算与实验测量结果一致,流场与红外辐射数值方法具有较好的适应性;飞行器RCS工作所形成热喷干扰流场的红外辐射,主要由喷流燃气中的CO₂和H₂O组分贡献,其中CO₂对辐射的贡献更大,流场中二次燃烧效应对流场辐射强度有显著影响,在20 km高度下可使流场辐射强度提高一倍以上;随着马赫数/高度的增加,流场辐射强度均呈现先略有减小,后增大的趋势,随着高度增加,二次燃烧效应对流场辐射强度的影响明显减弱;由飞行器RCS工作引起的辐射增量十分显著,俯视观测以及3~5 μm波段的目标辐射强度最大。文中的研究结果可为飞行器探测跟踪提供参考。     

大气层外弹道式目标群红外成像建模与仿真

针对天基红外传感器对大气层外弹道式目标群的成像仿真问题,建立了有效的目标群红外特性理论模型、天基红外传感器成像模型和成像仿真工作框架.首先,基于诱饵释放过程建立了目标群的弹道运动模型,并分析了阳光与阴影弹道的判断条件,结合弹道目标红外辐射特性计算模型,实现了在不同时刻、不同观测点下的目标群红外辐射特性计算;根据目标群与传感器之间的相对位置关系建立了天基红外传感器观测模型,并分析了传感器对目标群的可观测性,然后结合基于点扩散函数建立的焦平面成像模型,实现了天基红外传感器对大气层外弹道式目标群的动态成像仿真.最后根据仿真结果,分析了天基红外传感器识别弹道式目标群的难点和并提出了解决途径.