星载空间目标可见光探测系统探测能力研究

衡量星载空间目标可见光探测系统的探测能力的主要技术指标是信噪比。探测系统的信噪比与探测器噪声特性、空间目标光度特性、天空背景特性、目标距离等因素有关。从信噪比的角度出发,根据光度学和辐射度学的基本原理以及CMOS图像探测器的噪声特性,建立了CMOS可见光探测系统的信噪比数学模型,然后根据Johnson法则,得出系统探测距离与系统探测信噪比之间的关系。最后利用MATLAB在可见光500~600 nm谱段对数学模型进行仿真计算,用绘图显示了系统探测能力与系统信噪比、积分时间之间的关系,并在给定参数和条件下算出系统的极限探测距离。推导出的数学模型和计算结果可以为星载空间目标可见光探测系统探测能力的分析和估计提供理论计算方法。     

迈克尔逊干涉仪的摆臂扫描控制

摆臂式迈克尔逊干涉仪可在相对较小空间内实现长光程差扫描,并具有对振动影响灵敏度低等优点,适用于完成空间光谱探测。为实现高信噪比、高光谱分辨率的光谱探测性能,干涉仪需对干涉光程完成精密等速扫描,并要求对扫描轴系上的力学扰动具有良好的鲁棒性能。首先描述了星载摆臂式迈克尔逊干涉仪的数学模型。在此基础上,针对挠性轴系存在的固有谐振频率,研究通过微分反馈有效调整被控对象的谐振特性。确定了系统阻尼比与反馈环节参数的关系,并提出了基于ISE的控制器参数优化方法。仿真试验表明,所提出的控制方法可实现高精度的干涉光程扫描,并对空间振动具有较好的抑制能力,可有效应用于空间迈克尔逊干涉仪控制中。     

干涉光谱仪遥感探测的信噪比研究

干涉光谱仪进行空间目标探测时有很多影响因素。通过计算太阳对目标的表面辐射,利用大气传输模型分析软件——MODTRAN分析计算在可见光到近红外范围的天空漫反射辐射和背景辐射,给出探测器接收到的信号电子数。另外分析各种噪声源,给出主要噪声源的计算方法,并以电子数为基本单位表达各噪声的大小,从而推导出干涉光谱仪接收到的信噪比（以电子数为基本单位）的一般表达式。同时,分析各种因素对成像质量的影响,提出可行的方法改善成像质量。     

干涉成像光谱仪的定标技术

针对干涉成像光谱仪的原理、特点及对定标内容的要求,从图像的均匀性定标、光电响应的线性度及绝对光谱辐射度定标几个方面研究了实验室条件下定标的内容与方法,得出了光电响应的线性拟合曲线方程,以及均匀性定标的校正系数和绝对光谱辐射度定标的系数,并将校正系数应用于图像数据的处理;分析了影响干涉成像光谱仪定标精度的主要因素,以此确定仪器的绝对光谱辐射度定标精度.     

热红外比辐射率光谱野外测量方法的对比研究

比辐射率是热红外地表真实温度反演,能量平衡等研究的关键参数.本文主要探讨使用傅里叶变换红外光谱仪进行地物的比辐射率测量方法,引入几种常见温度与比辐射射率分离(TES,temperature-emissivity separation)算法计算地物比辐射射率波谱,并进行了对比评价,最后对输入参数的影响进行了分析.通过对比发现:基于平滑度算法不仅精度较高,而且限制条件少,算法易于实现.对输入参数的分析可知,比辐射率计算结果对地物表面温度的估测精度要求较高.     

脉冲中子、伽马探测系统性能表征与设计技术

探测系统是获取辐射场特征信息的核心器件，是实施脉冲辐射探测的关键和技术基础，其性能直接决定测试数据的质量和测试方法的选择。对影响脉冲辐射探测的性能指标进行系统描述、表征是探测系统设计、研制、实际应用和综合性能评价的基础。用于复杂能谱脉冲中子、伽马混合辐射场时间谱、强度谱测量的探测系统，主要性能包括探测灵敏度、时间响应、能量响应、线性电流和中子、伽马分辨能力等指标参数，这些参数的获得与实现，需要根据中子、伽马射线与物质相互作用的基本原理，构建相应的探测结构和技术原理。在设计上，综合权衡能量收集和电荷收集方式选择、几何效率完备和高信噪比结合、信号响应和直照响应分离、探测效率与时间特性兼顾、综合性能与使用可靠性一致等设计原则，综合应用这些原则构成了探测系统设计方法。     

空间用辐射式热控百叶窗的设计

在航天工业中,空间用百叶窗作为卫星的一种高效温度控制装置已经获得了广泛的认可.介绍了该系统的工作原理,详细描述了结构设计以及功能的实现,并对热控百叶窗模型进行性能分析.空间用百叶窗的有效温度控制是通过可转动叶片覆盖于辐射基板之上以改变有效辐射面积来调整辐射热量的方式实现的.本文设计的热控百叶窗作为星载超高光谱分辨率红外光谱仪的温控系统的一部分,旨在实现其外围温控.     

浅海信道中舰船辐射噪声包络线谱传播特性

包络线谱是舰船辐射噪声的一个重要特征,反映了辐射噪声中低频线谱成分以及其他一些周期性对宽带连续谱噪声的调制效应,对包络谱线谱特征的提取分析,有利于目标信号的检测和识别.本文将舰船辐射噪声建模成为周期性局部平稳过程,在包络谱估计和包络线谱特性分析基础上,得到包络线谱高度等特征参数的具体表示,然后从传播过程中接收信噪比变化的角度,分析了包络线谱传播特性及其特征参数的变化.数值计算表明:从能量角度看,舰船辐射噪声中周期性局部平稳谱与平稳谱服从一样的传播规律,与通常的声场传播律一致;包络线谱高度的传播衰减取决于信噪比,信噪比较高时(正信噪比)它几乎保持不变,信噪比较低时(负信噪比)它按信噪比衰减规律下降;在浅海信道传播条件下,由于传播衰减较自由场情况要小,同样的包络线谱高度可以传播到更远的距离上.     

设计参数对行星齿轮传动系统模态能量灵敏度的影响

基于矩阵摄动方法研究了设计参数对行星齿轮传动系统模态能量的灵敏度.此处所计及的设计参数包括太阳轮与行星轮、内齿圈与行星轮的啮合刚度、行星轮的支承刚度以及各构件的转动惯量.系统模态能量与系统的振动强度密切相关,高的模态能量预示着当系统受到来自齿轮啮合动载荷激励时将发生较大的振动.采用集中参数法建立了行星齿轮传动系统的动力学模型,并采用矩阵摄动方法对模态能量特征灵敏度问题进行了推导和求解.结合具体实例,分析了各设计参数对系统模态能量的灵敏度,并通过实验验证了一些设计参数选择对系统振动强度的影响.实验结论与理论分析相吻合,在一定程度上验证了设计过程中采用模态能量灵敏度分析法预估参数选择对系统振动强度的影响是可行了.     

一种获取船舶主要噪声源参数的方法

为了确定船舶主要辐射噪声源的声源参数,在分析辐射噪声特性及其传播规律的基础上,建立一个浅海波导条件下船舶主要辐射噪声源的数学模型.在不同信噪比条件下,利用快速场积分的方法计算船舶宽带辐射噪声的近场声压,并以全局概率优化搜索方法遗传算法作为反演工具,求解由近场声压数据构成的非线性方程组,从而得到辐射噪声源的参数.仿真结果表明,在浅海波导条件下,在信噪比高于15 dB时,该数学模型可有效反演出船舶主要辐射噪声源的声源参数.     

光幕幕厚与大气对弹丸红外热辐射探测性能影响研究

为改善光电探测靶的探测性能,研究了光电探测器对光幕区中弹丸红外热辐射能的获取,分析了幕厚、弹丸长度、弹丸辐射面积、大气衰减与光幕区弹丸红外热辐射特性的关系。采用将弹体划分为多个小面元的方法,建立了弹丸红外热辐射计算方程。研究了光电探测器的弹体红外热辐射通量计算方法。根据红外热辐射大气衰减理论,分析了不同波长光电探测器获得的弹丸红外热辐射能与大气透过率的关系,并计算了光电探测器在不同幕厚和作用距离下获得的弹丸红外热辐射能。结果表明:当探测距离一定时,弹丸作用于光幕的表面红外热辐射能与光电探测器接收辐射能成正比;当弹体长度与幕厚相等时,光电探测器获得的信号最强;距离越远大气的红外透过率越小,探测灵敏度越低;3~5μm波长光电探测器可获得最佳弹丸红外热辐射能。     

天空背景红外图像仿真

为了使天空背景辐射强度光谱分布最终生成红外探测器焦平面上背景辐射功率分布图像,需要对天空背景辐射各影响因素进行分析,建立准确的背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型.本文利用MODTRAN软件计算不同天候条件下的天空背景辐射强度光谱分布,建立了背景辐射到探测器光学系统焦平面的辐射能量传输模型,给出了天空背景在焦平面上的辐射功率计算方法,利用天空背景辐射功率分布生成其红外图像.最后编写了仿真软件,生成不同天候天空背景图像,并与红外热像仪拍摄的天空背景图像进行了比对,其变化趋势有较高的一致性.     

以水作为慢化体的多球中子谱仪模拟与解谱研究

中子能谱的测量是核辐射探测领域的一个重要研究课题,它在整个中子辐射防护检测中具有重要地位,与中子辐射剂量关系密切.多球中子谱仪是进行中子能谱测量的常见工具,具有非常多的优势,首先操作简单方便;其次功能强大,主要表现在测量范围上,相比较于其他类似设备来说要大许多;最后在灵敏性方面十分出色.本研究分别采用水和聚乙烯作为多球中子谱仪的慢化体,使用蒙特卡罗程序Geant4,计算了10~(-9)～10~(2 )MeV能量范围中60个能量点的响应函数,并分析比较;利用Gravel少道解谱算法,对不同中子场中的水慢化体多球中子谱仪测量数据进行解谱,数据显示水可以用作慢化体在设备中使用.该研究为水用作慢化体在设备中使用提供了理论和模拟研究基础.     

喷水对火箭发动机羽流红外特性的抑制作用研究

为研究喷水对火箭发动机发射时排气羽流红外辐射的抑制作用,建立了羽流气液两相流场和红外辐射传输的计算模型,通过在能量方程中引入辐射源项和水的汽化导致的能量源项,实现了辐射计算和两相流场计算的耦合求解.计算中采用M ixture多相流模型求解气液两相流流场,使用汽化模型模拟了水的汽化效应.使用离散坐标法求解辐射传输方程,得到了3个主要波段内羽流的红外强度分布,将计算结果与红外热图进行对比,验证了计算结果的可靠性.研究结果表明,喷水后辐射强度在喷水管之后的大范围区域内明显降低.     

远距离红外测温仪的光学设计

本文叙述了远距离红外测温仪的能量传递和信号传递问题。并根据普朗克辐射定律和光学设计理论推导出远距离红外测温仪的光学系统的计算公式。也叙述了远距离红外测温仪的光学系统的设计方法。实践结果证明,这种方法是可用而精确的。     

多层介质薄膜的相干和非相干计算方法

给出了多层薄膜的相干和非相干计算方法，相干情形是振幅叠加，非相干情形为强度叠加。了计算相干和非相干情形时任意层膜的透射和反射率的递扒公式，该公式对于薄膜问题的应用具有指导意义。     

红外干燥条件下水基锂电池正极涂层黏结剂分布

为探究迁移控制干燥动力学理论在红外辐射干燥条件下的适用性,在红外辐射条件下对水基锂电池正极涂层进行了干燥,应用迁移控制干燥动力学理论对极片内部黏结剂分布规律进行了分析,通过热重分析仪(thermogravimetric analyzer,TGA)对理论分析进行了检验,并使用透反偏光显微镜观察了极片涂层的上、下表面形态,应用百格刀对比了不同干燥条件下极片的力学性能.结果表明:黏结剂分布的理论计算结果与TGA实验数据及显微镜观察结果吻合,说明红外干燥条件下极片内部黏结剂分布符合迁移控制干燥动力学理论,在水分迁移的带动下涂层中黏结剂含量随着距离基材距离的增大而增大.同时,结合力学性能结果和干燥能耗水平显示,在辐射功率为200 W,辐射距离为13 cm时干极片具有较好的力学性能和经济效益.     

基于红外光谱的空间点目标红外特征提取方法

根据空间点目标红外辐射光谱的特点,提出了一种新的基于双波段红外光谱数据的目标红外特征提取反演算法,对算法的有效性进行了分析,并对最大迭代次数、误差范围和缩放系数等影响算法计算效率与精度的主要参数的选取与设置问题进行了讨论.在此基础上,针对具有不同光谱特征的残余杂散辐射,分析了残余杂散辐射对目标-背景辐射对比度及目标红外特征提取精度的影响.研究结果表明,论文提出的反演算法能够有效地提取不同温度目标的红外特征信息,且计算速度快、耗时短;残余杂散辐射将对目标有效辐射面积和温度的提取精度产生一定的影响,但对目标温度提取精度的影响相对要小一些.     

红外辐射能量等效中心研究

分析了红外干扰弹和目标机的红外辐射特征,根据两者的红外辐射特征,研究了红外辐射能量等效中心,提出了红外辐射能量中心轨迹和辐射强度计算方法,仿真验证了此算法的可行性。     

电子束和γ-ray对UHMWPE纤维的辐照效应对比研究

γ-ray和电子束是高能辐照源,高能射线不仅可以处理被加工物表面,同时可深入其内部,且工艺控制简单,可进行常温或者低温加工,具有节能、无环境污染等特点.分别采用γ-ray和电子束辐照超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维,采用电子自旋共振(ESR)、红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、凝胶含量和拉伸实验等表征手段对不同的辐照效应进行研究,旨在改善纤维表面惰性,探索合理使用两种辐射源辐照改性材料的适用范畴,为更好地利用辐照技术对UHMWPE纤维表面改性提供理论依据.