红外隐身材料光谱定向发射率的测试技术研究

论文摘要

随着军事目标隐身技术的发展,人们对红外隐身材料发射率的测量装置以及测量精度的要求越来越高。红外隐身材料的光谱发射率是评估武器系统红外隐身性能的关键参数,对武器系统隐身性能的好坏起到了关键的作用。本文旨在建立一套针对红外隐身材料的光谱定向发射率测量标准装置。根据发射率定义以及相关国家标准,采用绝对测量方法,应用双光路系统,通过对光谱发射率各种测量方法的对比选择了基于傅里叶变换光谱仪的发射率测量方法。通过对国内外各种测量材料发射率的方法的对比,本文设计了一套针对-30～70℃红外隐身材料的的基于傅立叶红外光谱仪的光谱发射率和光谱定向发射率测试系统。发射率测量系统的测试温度范围-30～70℃,光谱范围为3～5μm和8～14μm,角度范围为0-60。。系统包括傅里叶红外光谱仪、低温黑体炉、样品加热炉、光学系统等。设计了基于多级半导体制冷器的样品加热炉系统,对基于傅里叶红外光谱仪的发射率测量装置的背景辐射补偿方法进行了理论研究。完成了发射率实验测量,对测量不确定度进行分析和计算,证明了该测量装置的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 量热法
• 1.2.2 反射法
• 1.2.3 能量法
• 1.2.4 多波长法
• 1.3 基于傅里叶红外光谱仪的材料光谱发射率法研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 2 红外隐身材料发射率测量的基本原理
• 2.1 红外隐身技术的发展及其原理
• 2.1.1 红外隐身技术简介
• 2.1.2 红外隐身技术的隐身性能的评估评测
• 2.1.3 红外隐身技术手段
• 2.2 常见军用武器的辐射能及其分布
• 2.2.1 飞机的辐射
• 2.2.2 坦克的红外辐射
• 2.3 黑体辐射的基本定律
• 2.3.1 基尔霍夫定律
• 2.3.2 普朗克定律
• 2.3.3 维恩位移定律
• 2.3.4 斯忒藩-波尔茨曼定律
• 2.4 光谱发射率的概念及定义
• 2.5 光谱发射率的测量
• 2.6 本章小结
• 3 红外隐身材料光谱定向发射率测试装置研究
• 3.1 测量装置分类
• 3.2 整体装置介绍
• 3.3 傅里叶红外光谱仪
• 3.4 参考黑体炉
• 3.5 样品加热炉设计
• 3.6 背景恒温系统设计
• 3.7 傅里叶变换光谱仪自身辐射及背景噪声噪声消除方法研究
• 3.7.1 常规标定
• 3.7.2 多次标定
• 3.8 本章小结
• 4 基于多级半导体制冷器的样品加热炉系统设计
• 4.1 样品加热炉主要技术指标
• 4.2 加热体的选择
• 4.2.1 半导体制冷器
• 4.2.2 多级半导体制冷器
• 4.2.3 多级半导体制冷器组合
• 4.3 样品加热炉炉体结构设计
• 4.4 样品加热炉硬件系统设计
• 4.4.1 温度传感器的选择
• 4.4.2 半导体制冷器驱动电路设计
• 4.5 样品加热炉温度控制系统设计
• 4.5.1 PID算法
• 4.5.2 模糊PID算法
• 4.5.3 程序流程图
• 4.6 样品加热炉精度实验验证
• 4.6.1 样品加热炉控温精度实验
• 4.6.2 温度稳定性实验
• 4.7 本章小结
• 5 实验结果及不确定度分析
• 5.1 发射率测试实验结果
• 5.2 测量不确定度分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢