面源黑體用于8？滋m～9.4？滋m波段的大氣透過率測試

王浩　王海風

摘 要：文章分析了被測目標的紅外輻射特性、大氣組分對紅外輻射能量的吸收特性，針對現(xiàn)場實際測試環(huán)境，利用面源黑體和長波紅外熱像儀測試了在8？滋m～9.4？滋m波段內(nèi)大氣透過率的平均值，提升對目標測試的精度。

關(guān)鍵詞：面源黑體；目標長波紅外特性；大氣透過率

1 引言

目標自身的紅外輻射特征是目標探測和識別的重要參數(shù)之一，通過紅外測試設(shè)備可獲取目標的紅外輻射溫度、輻射亮度和輻射強度等重要特征信息，為光電探測設(shè)備的設(shè)計提供支撐依據(jù)。但是，大氣透過率是影響紅外輻射測量的重要因素，人們通常在進行目標的紅外輻射特性測試時，采用MODTRAN等大氣輻射傳輸計算軟件，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)來計算某一段距離的大氣透過率。由于測量現(xiàn)場大氣環(huán)境變化的不確定性，使得現(xiàn)場大氣與標準大氣模式存在一定的差別，這就導致修正后的結(jié)果與實際情況存在較大的誤差[1]。

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

2 基本理論介紹

2.1 測試目標介紹

在文章中選取的測試目標為地面停放的飛機，利用長波紅外熱像儀測試飛機蒙皮的紅外輻射特性。根據(jù)紅外輻射的相關(guān)理論，飛機的紅外輻射主要由四部分構(gòu)成：飛機發(fā)動機的尾噴口及其它受熱部件；飛機發(fā)動機的尾噴流；有氣動加熱所引起的飛機蒙皮的紅外輻射；機身受陽關(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。飛機在地面靜止停放時，其紅外輻射主要來源于蒙皮的輻射和蒙皮對外界環(huán)境的反射，在長波波段主要為蒙皮自身的紅外輻射，屬于灰體輻射；對外界環(huán)境的反射主要集中在短波波段。

2.2 大氣傳輸對目標測試的影響

大氣傳輸?shù)倪^程非常復雜，從目標發(fā)出的紅外輻射在達到紅外探測系統(tǒng)之前，會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，導致輻射能量衰減。

2.3 亮度守恒原理說明

3.2 測試設(shè)備說明

本次試驗中選用的長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)指標如表3，測試所用熱像儀和面源黑體見圖5所示。

4 試驗結(jié)果

在對某型飛機的地面測試過程中，將黑體與飛機等距離放置，其實驗的具體參數(shù)為：黑體分別放置距離為：266m、3m；長波紅外熱像儀的測溫設(shè)置：80℃～300℃熱像儀測試黑體的畫面示意圖如圖6所示，長波熱像儀測試結(jié)果如表4所示，同時文章作者也計算了標準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)對目標的測試時間，對黑體分別進行了三次測試，計算得到的大氣透過率變化如圖7所示，從圖7可以看出三個不同的時間段大氣透過率不同，大氣透過率變化的標準差為：0.018。利用表4的測試數(shù)據(jù)，實時對目標測試的長波數(shù)據(jù)進行了大氣透過率修正。

5 結(jié)束語

文章利用面源黑體和長波紅外熱像儀測試了距離為266m的波段大氣透過率，通過實際測試，一方面表現(xiàn)出在測試過程中，大氣透過率是變化的，利用標準大氣計算的透過率與實際存在偏差；另一方面通過實際測量波段大氣透過率，實時修正了對目標的測試數(shù)據(jù)，提高了目標的測量精度。

參考文獻

[1]楊詞銀，張建萍，曹立華.基于大氣透過率比例校正的目標輻射測量[J].光學精密工程，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：西安電子科技大學出版社，2004.

作者簡介：王浩（1982，12-），男，漢，陜西富平縣人，中國飛行試驗研究院，碩士研究生，主要研究方向為目標電磁、紅外散射特性研究。

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

摘 要：文章分析了被測目標的紅外輻射特性、大氣組分對紅外輻射能量的吸收特性，針對現(xiàn)場實際測試環(huán)境，利用面源黑體和長波紅外熱像儀測試了在8？滋m～9.4？滋m波段內(nèi)大氣透過率的平均值，提升對目標測試的精度。

關(guān)鍵詞：面源黑體；目標長波紅外特性；大氣透過率

1 引言

目標自身的紅外輻射特征是目標探測和識別的重要參數(shù)之一，通過紅外測試設(shè)備可獲取目標的紅外輻射溫度、輻射亮度和輻射強度等重要特征信息，為光電探測設(shè)備的設(shè)計提供支撐依據(jù)。但是，大氣透過率是影響紅外輻射測量的重要因素，人們通常在進行目標的紅外輻射特性測試時，采用MODTRAN等大氣輻射傳輸計算軟件，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)來計算某一段距離的大氣透過率。由于測量現(xiàn)場大氣環(huán)境變化的不確定性，使得現(xiàn)場大氣與標準大氣模式存在一定的差別，這就導致修正后的結(jié)果與實際情況存在較大的誤差[1]。

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

2 基本理論介紹

2.1 測試目標介紹

在文章中選取的測試目標為地面停放的飛機，利用長波紅外熱像儀測試飛機蒙皮的紅外輻射特性。根據(jù)紅外輻射的相關(guān)理論，飛機的紅外輻射主要由四部分構(gòu)成：飛機發(fā)動機的尾噴口及其它受熱部件；飛機發(fā)動機的尾噴流；有氣動加熱所引起的飛機蒙皮的紅外輻射；機身受陽關(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。飛機在地面靜止停放時，其紅外輻射主要來源于蒙皮的輻射和蒙皮對外界環(huán)境的反射，在長波波段主要為蒙皮自身的紅外輻射，屬于灰體輻射；對外界環(huán)境的反射主要集中在短波波段。

2.2 大氣傳輸對目標測試的影響

大氣傳輸?shù)倪^程非常復雜，從目標發(fā)出的紅外輻射在達到紅外探測系統(tǒng)之前，會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，導致輻射能量衰減。

2.3 亮度守恒原理說明

3.2 測試設(shè)備說明

本次試驗中選用的長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)指標如表3，測試所用熱像儀和面源黑體見圖5所示。

4 試驗結(jié)果

在對某型飛機的地面測試過程中，將黑體與飛機等距離放置，其實驗的具體參數(shù)為：黑體分別放置距離為：266m、3m；長波紅外熱像儀的測溫設(shè)置：80℃～300℃熱像儀測試黑體的畫面示意圖如圖6所示，長波熱像儀測試結(jié)果如表4所示，同時文章作者也計算了標準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)對目標的測試時間，對黑體分別進行了三次測試，計算得到的大氣透過率變化如圖7所示，從圖7可以看出三個不同的時間段大氣透過率不同，大氣透過率變化的標準差為：0.018。利用表4的測試數(shù)據(jù)，實時對目標測試的長波數(shù)據(jù)進行了大氣透過率修正。

5 結(jié)束語

文章利用面源黑體和長波紅外熱像儀測試了距離為266m的波段大氣透過率，通過實際測試，一方面表現(xiàn)出在測試過程中，大氣透過率是變化的，利用標準大氣計算的透過率與實際存在偏差；另一方面通過實際測量波段大氣透過率，實時修正了對目標的測試數(shù)據(jù)，提高了目標的測量精度。

參考文獻

[1]楊詞銀，張建萍，曹立華.基于大氣透過率比例校正的目標輻射測量[J].光學精密工程，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：西安電子科技大學出版社，2004.

作者簡介：王浩（1982，12-），男，漢，陜西富平縣人，中國飛行試驗研究院，碩士研究生，主要研究方向為目標電磁、紅外散射特性研究。

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

摘 要：文章分析了被測目標的紅外輻射特性、大氣組分對紅外輻射能量的吸收特性，針對現(xiàn)場實際測試環(huán)境，利用面源黑體和長波紅外熱像儀測試了在8？滋m～9.4？滋m波段內(nèi)大氣透過率的平均值，提升對目標測試的精度。

關(guān)鍵詞：面源黑體；目標長波紅外特性；大氣透過率

1 引言

目標自身的紅外輻射特征是目標探測和識別的重要參數(shù)之一，通過紅外測試設(shè)備可獲取目標的紅外輻射溫度、輻射亮度和輻射強度等重要特征信息，為光電探測設(shè)備的設(shè)計提供支撐依據(jù)。但是，大氣透過率是影響紅外輻射測量的重要因素，人們通常在進行目標的紅外輻射特性測試時，采用MODTRAN等大氣輻射傳輸計算軟件，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)來計算某一段距離的大氣透過率。由于測量現(xiàn)場大氣環(huán)境變化的不確定性，使得現(xiàn)場大氣與標準大氣模式存在一定的差別，這就導致修正后的結(jié)果與實際情況存在較大的誤差[1]。

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

2 基本理論介紹

2.1 測試目標介紹

在文章中選取的測試目標為地面停放的飛機，利用長波紅外熱像儀測試飛機蒙皮的紅外輻射特性。根據(jù)紅外輻射的相關(guān)理論，飛機的紅外輻射主要由四部分構(gòu)成：飛機發(fā)動機的尾噴口及其它受熱部件；飛機發(fā)動機的尾噴流；有氣動加熱所引起的飛機蒙皮的紅外輻射；機身受陽關(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。飛機在地面靜止停放時，其紅外輻射主要來源于蒙皮的輻射和蒙皮對外界環(huán)境的反射，在長波波段主要為蒙皮自身的紅外輻射，屬于灰體輻射；對外界環(huán)境的反射主要集中在短波波段。

2.2 大氣傳輸對目標測試的影響

大氣傳輸?shù)倪^程非常復雜，從目標發(fā)出的紅外輻射在達到紅外探測系統(tǒng)之前，會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，導致輻射能量衰減。

2.3 亮度守恒原理說明

3.2 測試設(shè)備說明

本次試驗中選用的長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)指標如表3，測試所用熱像儀和面源黑體見圖5所示。

4 試驗結(jié)果

在對某型飛機的地面測試過程中，將黑體與飛機等距離放置，其實驗的具體參數(shù)為：黑體分別放置距離為：266m、3m；長波紅外熱像儀的測溫設(shè)置：80℃～300℃熱像儀測試黑體的畫面示意圖如圖6所示，長波熱像儀測試結(jié)果如表4所示，同時文章作者也計算了標準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)對目標的測試時間，對黑體分別進行了三次測試，計算得到的大氣透過率變化如圖7所示，從圖7可以看出三個不同的時間段大氣透過率不同，大氣透過率變化的標準差為：0.018。利用表4的測試數(shù)據(jù)，實時對目標測試的長波數(shù)據(jù)進行了大氣透過率修正。

5 結(jié)束語

文章利用面源黑體和長波紅外熱像儀測試了距離為266m的波段大氣透過率，通過實際測試，一方面表現(xiàn)出在測試過程中，大氣透過率是變化的，利用標準大氣計算的透過率與實際存在偏差；另一方面通過實際測量波段大氣透過率，實時修正了對目標的測試數(shù)據(jù)，提高了目標的測量精度。

參考文獻

[1]楊詞銀，張建萍，曹立華.基于大氣透過率比例校正的目標輻射測量[J].光學精密工程，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：西安電子科技大學出版社，2004.

作者簡介：王浩（1982，12-），男，漢，陜西富平縣人，中國飛行試驗研究院，碩士研究生，主要研究方向為目標電磁、紅外散射特性研究。

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