王浩　王海風(fēng)

摘 要：文章分析了被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性、大氣組分對(duì)紅外輻射能量的吸收特性，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試環(huán)境，利用面源黑體和長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試了在8？滋m～9.4？滋m波段內(nèi)大氣透過率的平均值，提升對(duì)目標(biāo)測(cè)試的精度。

關(guān)鍵詞：面源黑體；目標(biāo)長(zhǎng)波紅外特性；大氣透過率

1 引言

目標(biāo)自身的紅外輻射特征是目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的重要參數(shù)之一，通過紅外測(cè)試設(shè)備可獲取目標(biāo)的紅外輻射溫度、輻射亮度和輻射強(qiáng)度等重要特征信息，為光電探測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)提供支撐依據(jù)。但是，大氣透過率是影響紅外輻射測(cè)量的重要因素，人們通常在進(jìn)行目標(biāo)的紅外輻射特性測(cè)試時(shí)，采用MODTRAN等大氣輻射傳輸計(jì)算軟件，利用典型大氣模式由地面能見度、大氣溫濕壓等大氣參數(shù)來計(jì)算某一段距離的大氣透過率。由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)大氣環(huán)境變化的不確定性，使得現(xiàn)場(chǎng)大氣與標(biāo)準(zhǔn)大氣模式存在一定的差別，這就導(dǎo)致修正后的結(jié)果與實(shí)際情況存在較大的誤差[1]。

文章根據(jù)紅外輻射測(cè)量原理，對(duì)大氣透過率的測(cè)量方法進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)有的紅外測(cè)試設(shè)備和測(cè)試的對(duì)象，提出了利用面源黑體測(cè)量8？滋m～9.4？滋m波段的大氣透過率，用于修正目標(biāo)和長(zhǎng)波熱像儀之間的距離對(duì)目標(biāo)長(zhǎng)波紅外輻射的影響，從而提高在紅外測(cè)試中的精度。

2 基本理論介紹

2.1 測(cè)試目標(biāo)介紹

在文章中選取的測(cè)試目標(biāo)為地面停放的飛機(jī)，利用長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試飛機(jī)蒙皮的紅外輻射特性。根據(jù)紅外輻射的相關(guān)理論，飛機(jī)的紅外輻射主要由四部分構(gòu)成：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴口及其它受熱部件；飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴流；有氣動(dòng)加熱所引起的飛機(jī)蒙皮的紅外輻射；機(jī)身受陽關(guān)、月光、背景及人造光源等的照射所產(chǎn)生的反射和輻射，這四部分輻射的光譜分布特性如圖1所示。飛機(jī)在地面靜止停放時(shí)，其紅外輻射主要來源于蒙皮的輻射和蒙皮對(duì)外界環(huán)境的反射，在長(zhǎng)波波段主要為蒙皮自身的紅外輻射，屬于灰體輻射；對(duì)外界環(huán)境的反射主要集中在短波波段。

2.2 大氣傳輸對(duì)目標(biāo)測(cè)試的影響

大氣傳輸?shù)倪^程非常復(fù)雜，從目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射在達(dá)到紅外探測(cè)系統(tǒng)之前，會(huì)被大氣中的某些氣體分子吸收和被大氣中的大氣中的懸浮微粒散射，導(dǎo)致輻射能量衰減。

2.3 亮度守恒原理說明

3.2 測(cè)試設(shè)備說明

本次試驗(yàn)中選用的長(zhǎng)波熱像儀的主要參數(shù)如表2所示，選用的大面源黑體的技術(shù)指標(biāo)如表3，測(cè)試所用熱像儀和面源黑體見圖5所示。

4 試驗(yàn)結(jié)果

在對(duì)某型飛機(jī)的地面測(cè)試過程中，將黑體與飛機(jī)等距離放置，其實(shí)驗(yàn)的具體參數(shù)為：黑體分別放置距離為：266m、3m；長(zhǎng)波紅外熱像儀的測(cè)溫設(shè)置：80℃～300℃熱像儀測(cè)試黑體的畫面示意圖如圖6所示，長(zhǎng)波熱像儀測(cè)試結(jié)果如表4所示，同時(shí)文章作者也計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下傳輸距離266m是的透過率為0.904。在表4中依據(jù)對(duì)目標(biāo)的測(cè)試時(shí)間，對(duì)黑體分別進(jìn)行了三次測(cè)試，計(jì)算得到的大氣透過率變化如圖7所示，從圖7可以看出三個(gè)不同的時(shí)間段大氣透過率不同，大氣透過率變化的標(biāo)準(zhǔn)差為：0.018。利用表4的測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)測(cè)試的長(zhǎng)波數(shù)據(jù)進(jìn)行了大氣透過率修正。

5 結(jié)束語

文章利用面源黑體和長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試了距離為266m的波段大氣透過率，通過實(shí)際測(cè)試，一方面表現(xiàn)出在測(cè)試過程中，大氣透過率是變化的，利用標(biāo)準(zhǔn)大氣計(jì)算的透過率與實(shí)際存在偏差；另一方面通過實(shí)際測(cè)量波段大氣透過率，實(shí)時(shí)修正了對(duì)目標(biāo)的測(cè)試數(shù)據(jù)，提高了目標(biāo)的測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)

[1]楊詞銀，張建萍，曹立華.基于大氣透過率比例校正的目標(biāo)輻射測(cè)量[J].光學(xué)精密工程，2012.

[2]R.D.小哈德遜.紅外系統(tǒng)原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1975.

[3]張建奇，方小平.紅外物理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：王浩（1982，12-），男，漢，陜西富平縣人，中國飛行試驗(yàn)研究院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟繕?biāo)電磁、紅外散射特性研究。

王海風(fēng)（1980，6-），男，漢，河南省太康縣人，中國飛行試驗(yàn)研究院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟繕?biāo)電磁、紅外散射特性研究。endprint

摘 要：文章分析了被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性、大氣組分對(duì)紅外輻射能量的吸收特性，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試環(huán)境，利用面源黑體和長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試了在8？滋m～9.4？滋m波段內(nèi)大氣透過率的平均值，提升對(duì)目標(biāo)測(cè)試的精度。

關(guān)鍵詞：面源黑體；目標(biāo)長(zhǎng)波紅外特性；大氣透過率

1 引言

目標(biāo)自身的紅外輻射特征是目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的重要參數(shù)之一，通過紅外測(cè)試設(shè)備可獲取目標(biāo)的紅外輻射溫度、輻射亮度和輻射強(qiáng)度等重要特征信息，為光電探測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)提供支撐依據(jù)。但是，大氣透過率是影響紅外輻射測(cè)量的重要因素，人們通常在進(jìn)行目標(biāo)的紅外輻射特性測(cè)試時(shí)，采用MODTRAN等大氣輻射傳輸計(jì)算軟件，利用典型大氣模式由地面能見度、大氣溫濕壓等大氣參數(shù)來計(jì)算某一段距離的大氣透過率。由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)大氣環(huán)境變化的不確定性，使得現(xiàn)場(chǎng)大氣與標(biāo)準(zhǔn)大氣模式存在一定的差別，這就導(dǎo)致修正后的結(jié)果與實(shí)際情況存在較大的誤差[1]。

文章根據(jù)紅外輻射測(cè)量原理，對(duì)大氣透過率的測(cè)量方法進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)有的紅外測(cè)試設(shè)備和測(cè)試的對(duì)象，提出了利用面源黑體測(cè)量8？滋m～9.4？滋m波段的大氣透過率，用于修正目標(biāo)和長(zhǎng)波熱像儀之間的距離對(duì)目標(biāo)長(zhǎng)波紅外輻射的影響，從而提高在紅外測(cè)試中的精度。

2 基本理論介紹

2.1 測(cè)試目標(biāo)介紹

在文章中選取的測(cè)試目標(biāo)為地面停放的飛機(jī)，利用長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試飛機(jī)蒙皮的紅外輻射特性。根據(jù)紅外輻射的相關(guān)理論，飛機(jī)的紅外輻射主要由四部分構(gòu)成：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴口及其它受熱部件；飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴流；有氣動(dòng)加熱所引起的飛機(jī)蒙皮的紅外輻射；機(jī)身受陽關(guān)、月光、背景及人造光源等的照射所產(chǎn)生的反射和輻射，這四部分輻射的光譜分布特性如圖1所示。飛機(jī)在地面靜止停放時(shí)，其紅外輻射主要來源于蒙皮的輻射和蒙皮對(duì)外界環(huán)境的反射，在長(zhǎng)波波段主要為蒙皮自身的紅外輻射，屬于灰體輻射；對(duì)外界環(huán)境的反射主要集中在短波波段。

2.2 大氣傳輸對(duì)目標(biāo)測(cè)試的影響

大氣傳輸?shù)倪^程非常復(fù)雜，從目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射在達(dá)到紅外探測(cè)系統(tǒng)之前，會(huì)被大氣中的某些氣體分子吸收和被大氣中的大氣中的懸浮微粒散射，導(dǎo)致輻射能量衰減。

2.3 亮度守恒原理說明

3.2 測(cè)試設(shè)備說明

本次試驗(yàn)中選用的長(zhǎng)波熱像儀的主要參數(shù)如表2所示，選用的大面源黑體的技術(shù)指標(biāo)如表3，測(cè)試所用熱像儀和面源黑體見圖5所示。

4 試驗(yàn)結(jié)果

在對(duì)某型飛機(jī)的地面測(cè)試過程中，將黑體與飛機(jī)等距離放置，其實(shí)驗(yàn)的具體參數(shù)為：黑體分別放置距離為：266m、3m；長(zhǎng)波紅外熱像儀的測(cè)溫設(shè)置：80℃～300℃熱像儀測(cè)試黑體的畫面示意圖如圖6所示，長(zhǎng)波熱像儀測(cè)試結(jié)果如表4所示，同時(shí)文章作者也計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下傳輸距離266m是的透過率為0.904。在表4中依據(jù)對(duì)目標(biāo)的測(cè)試時(shí)間，對(duì)黑體分別進(jìn)行了三次測(cè)試，計(jì)算得到的大氣透過率變化如圖7所示，從圖7可以看出三個(gè)不同的時(shí)間段大氣透過率不同，大氣透過率變化的標(biāo)準(zhǔn)差為：0.018。利用表4的測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)測(cè)試的長(zhǎng)波數(shù)據(jù)進(jìn)行了大氣透過率修正。

5 結(jié)束語

文章利用面源黑體和長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試了距離為266m的波段大氣透過率，通過實(shí)際測(cè)試，一方面表現(xiàn)出在測(cè)試過程中，大氣透過率是變化的，利用標(biāo)準(zhǔn)大氣計(jì)算的透過率與實(shí)際存在偏差；另一方面通過實(shí)際測(cè)量波段大氣透過率，實(shí)時(shí)修正了對(duì)目標(biāo)的測(cè)試數(shù)據(jù)，提高了目標(biāo)的測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)

[1]楊詞銀，張建萍，曹立華.基于大氣透過率比例校正的目標(biāo)輻射測(cè)量[J].光學(xué)精密工程，2012.

[2]R.D.小哈德遜.紅外系統(tǒng)原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1975.

[3]張建奇，方小平.紅外物理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：王浩（1982，12-），男，漢，陜西富平縣人，中國飛行試驗(yàn)研究院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟繕?biāo)電磁、紅外散射特性研究。

王海風(fēng)（1980，6-），男，漢，河南省太康縣人，中國飛行試驗(yàn)研究院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟繕?biāo)電磁、紅外散射特性研究。endprint

摘 要：文章分析了被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性、大氣組分對(duì)紅外輻射能量的吸收特性，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試環(huán)境，利用面源黑體和長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試了在8？滋m～9.4？滋m波段內(nèi)大氣透過率的平均值，提升對(duì)目標(biāo)測(cè)試的精度。

關(guān)鍵詞：面源黑體；目標(biāo)長(zhǎng)波紅外特性；大氣透過率

1 引言

目標(biāo)自身的紅外輻射特征是目標(biāo)探測(cè)和識(shí)別的重要參數(shù)之一，通過紅外測(cè)試設(shè)備可獲取目標(biāo)的紅外輻射溫度、輻射亮度和輻射強(qiáng)度等重要特征信息，為光電探測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)提供支撐依據(jù)。但是，大氣透過率是影響紅外輻射測(cè)量的重要因素，人們通常在進(jìn)行目標(biāo)的紅外輻射特性測(cè)試時(shí)，采用MODTRAN等大氣輻射傳輸計(jì)算軟件，利用典型大氣模式由地面能見度、大氣溫濕壓等大氣參數(shù)來計(jì)算某一段距離的大氣透過率。由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)大氣環(huán)境變化的不確定性，使得現(xiàn)場(chǎng)大氣與標(biāo)準(zhǔn)大氣模式存在一定的差別，這就導(dǎo)致修正后的結(jié)果與實(shí)際情況存在較大的誤差[1]。

文章根據(jù)紅外輻射測(cè)量原理，對(duì)大氣透過率的測(cè)量方法進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)有的紅外測(cè)試設(shè)備和測(cè)試的對(duì)象，提出了利用面源黑體測(cè)量8？滋m～9.4？滋m波段的大氣透過率，用于修正目標(biāo)和長(zhǎng)波熱像儀之間的距離對(duì)目標(biāo)長(zhǎng)波紅外輻射的影響，從而提高在紅外測(cè)試中的精度。

2 基本理論介紹

2.1 測(cè)試目標(biāo)介紹

在文章中選取的測(cè)試目標(biāo)為地面停放的飛機(jī)，利用長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試飛機(jī)蒙皮的紅外輻射特性。根據(jù)紅外輻射的相關(guān)理論，飛機(jī)的紅外輻射主要由四部分構(gòu)成：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴口及其它受熱部件；飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴流；有氣動(dòng)加熱所引起的飛機(jī)蒙皮的紅外輻射；機(jī)身受陽關(guān)、月光、背景及人造光源等的照射所產(chǎn)生的反射和輻射，這四部分輻射的光譜分布特性如圖1所示。飛機(jī)在地面靜止停放時(shí)，其紅外輻射主要來源于蒙皮的輻射和蒙皮對(duì)外界環(huán)境的反射，在長(zhǎng)波波段主要為蒙皮自身的紅外輻射，屬于灰體輻射；對(duì)外界環(huán)境的反射主要集中在短波波段。

2.2 大氣傳輸對(duì)目標(biāo)測(cè)試的影響

大氣傳輸?shù)倪^程非常復(fù)雜，從目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射在達(dá)到紅外探測(cè)系統(tǒng)之前，會(huì)被大氣中的某些氣體分子吸收和被大氣中的大氣中的懸浮微粒散射，導(dǎo)致輻射能量衰減。

2.3 亮度守恒原理說明

3.2 測(cè)試設(shè)備說明

本次試驗(yàn)中選用的長(zhǎng)波熱像儀的主要參數(shù)如表2所示，選用的大面源黑體的技術(shù)指標(biāo)如表3，測(cè)試所用熱像儀和面源黑體見圖5所示。

4 試驗(yàn)結(jié)果

在對(duì)某型飛機(jī)的地面測(cè)試過程中，將黑體與飛機(jī)等距離放置，其實(shí)驗(yàn)的具體參數(shù)為：黑體分別放置距離為：266m、3m；長(zhǎng)波紅外熱像儀的測(cè)溫設(shè)置：80℃～300℃熱像儀測(cè)試黑體的畫面示意圖如圖6所示，長(zhǎng)波熱像儀測(cè)試結(jié)果如表4所示，同時(shí)文章作者也計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下傳輸距離266m是的透過率為0.904。在表4中依據(jù)對(duì)目標(biāo)的測(cè)試時(shí)間，對(duì)黑體分別進(jìn)行了三次測(cè)試，計(jì)算得到的大氣透過率變化如圖7所示，從圖7可以看出三個(gè)不同的時(shí)間段大氣透過率不同，大氣透過率變化的標(biāo)準(zhǔn)差為：0.018。利用表4的測(cè)試數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)測(cè)試的長(zhǎng)波數(shù)據(jù)進(jìn)行了大氣透過率修正。

5 結(jié)束語

文章利用面源黑體和長(zhǎng)波紅外熱像儀測(cè)試了距離為266m的波段大氣透過率，通過實(shí)際測(cè)試，一方面表現(xiàn)出在測(cè)試過程中，大氣透過率是變化的，利用標(biāo)準(zhǔn)大氣計(jì)算的透過率與實(shí)際存在偏差；另一方面通過實(shí)際測(cè)量波段大氣透過率，實(shí)時(shí)修正了對(duì)目標(biāo)的測(cè)試數(shù)據(jù)，提高了目標(biāo)的測(cè)量精度。

參考文獻(xiàn)

[1]楊詞銀，張建萍，曹立華.基于大氣透過率比例校正的目標(biāo)輻射測(cè)量[J].光學(xué)精密工程，2012.

[2]R.D.小哈德遜.紅外系統(tǒng)原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，1975.

[3]張建奇，方小平.紅外物理[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：王浩（1982，12-），男，漢，陜西富平縣人，中國飛行試驗(yàn)研究院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟繕?biāo)電磁、紅外散射特性研究。

王海風(fēng)（1980，6-），男，漢，河南省太康縣人，中國飛行試驗(yàn)研究院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槟繕?biāo)電磁、紅外散射特性研究。endprint