基于双波段比色与计算机视觉构建火焰温度场

热辐射是大学物理实验教学的重要内容。采用热辐射的双波段比色法与计算机视觉技术,成功设计并搭建了一个用于构建火焰温度场分布模型的实验装置。该装置通过计算机视觉系统采集和匹配不同波段下的火焰热辐射数据,并依据双波段比色法的理论对实验数据进行计算,最终得到了火焰温度场分布模型。同时,还使用Python语言开发了一套自动化采集与计算程序。通过该装置,深入研究了不同因素对火焰温度和温度场分布的影响,并运用所测得的实验数据成功验证了普朗克黑体辐射定律。

双波段比色精确测温技术

非接触红外辐射测温具有响应速度快、准确、便捷等优势。为实现中低温（50-400℃）物体温度的精确测量，根据双波段比色测温原理，搭建了双波段比色测温试验系统。首先对试验系统所用的试验器件进行精确标定，得到拟合曲线，用多种插值算法对曲线进行校正。然后，用设定温度的面源黑体作为试验目标来进行试验温度数据采集。实验结果表明：搭建的双波段试验系统不需要知道目标发射率，也能较为精确地得到中低温物体的真实温度。当系统标定置信度为0.95时，物体的标准偏差在3℃以内。验证了搭建测温系统的正确性，实验装置的搭建对中低温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。

双波段比色测温方法及其分析

通过对目前主要的几种红外测温原理的分析 ,指出了它们的局限性 ,并由此重点分析了双波段红外比色测温方法 ,讨论了双波段红外比色测温的灵敏度和测温适用范围。研究结果表明可充分利用双波段红外热像 ,确定景物场景的温度场 。

基于双波段比能量法的非接触测温系统的研究

为实现表面发射率未知但稳定的材料的中高温(300~550℃)温度的精确测量,提出了一种双波段比能量测温法,并基于该方法设计了一套非接触测温系统。非接触测温系统选用工作波段为0.9~1.65μm和5.5~14.5μm的红外辐射传感器,传感器将2个波段的能量信号转化为电压信号,并将电压信号做比值,得到和温度相关的K因子,使用面源黑体炉和金属样板对系统进行标定及测试。实验结果表明:使用双波段比能量测温法的非接触测温系统不需要知道目标发射率,也能较为精确地得到中高温物体的真实温度,且温度误差在10℃以内。基于该方法的非接触测温系统对中高温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。

双波段比色测温技术及实验测试

温度是自然界最重要的物理量之一,在不知道被测目标发射率的情况下,为了精确测量中低温(50～400℃)物体的真实温度,建立了双波段比色测温的实验系统。首先,根据双波段比色测温法的实验原理选择合适的实验器件,并对实验器件进行校准,用工程软件进行离散数据的曲线拟合,即对实验器件进行标定。然后,在实验器件被标定的基础上进行实验测量,即用设定温度的面源黑体(50～400℃)作为被测目标来采集数据。最后,将实验数据的计算结果(即被测物的实验真温)与设定温度进行比较,找出误差存在的原因和提出改进方法。实验结果表明:此实验系统是完全可行的,且当实验系统的标定置信度为0.95时,物体的真实温精度误差为5℃。搭建的双波段实验系统能较为精确地测量中低温物体的真实温度。

室温下基于双波段比色法的温度场成像波段选择及仿真

在室温条件下,若处于同一环境下的多个物体,温度不同,发射率不同,当发射率未知时采用单波段辐射的方法难以同时获得不同物体的温度场信息,即使发射率数据可以获取,仍需解决图像物体的匹配问题。文章针对复杂背景下温度场成像的上述问题,应用双波段比色法,依据温度分辨率,分析并选择了双波段比色法的合适光学参数范围,然后仿真了复杂场景下多物体的温度场成像。结果表明:室温条件下,双波段比色法能消除发射率对温度分辨率的影响,区分发射率不同物体的温度信息。

双波段比色测温技术的应用

影响辐射测温准确性的因素很多,其中周围环境干扰和物体发射率是主要影响因素,使用比色测温技术可以很大程度上减弱这两种影响。文中介绍比色测温技术的原理,详细说明在比色测温系统中双波段的选取问题,列举实际系统标定过程中出现的一些问题,结合理论知识对这些实际问题进行分析,通过误差分析得出影响实验的主要因素。实验结果表明,温度在600～1 000℃之间,拟合曲线法的最大误差为3.06%,温度越低噪声对实验精度影响越大,测温距离也是导致测量误差产生的主要因素。

双波段比色精确测温技术研究

双波段比色精确测温是红外测温的一种,可以比较精确的测量出物体的温度。本文首先介绍红外测温和双波段比色精确测温的系统结构和原理,包括温度结果的计算的过程;然后介绍了比色测温实验平台的设计和测温系统的标定方法;文章最后做了实验分析,同时对文章做了小结。

基于双波段LiTaO_(3)热释电探测器的目标温度识别研究

针对热释电红外探测器在温度识别领域的难题,本文设计了一种基于长/中波双波段钽酸锂(LiTaO_(3))热释电多元探测器,建立了基于机器学习算法的目标温度识别模型。分析了不同黑体温度下的两波段辐射量与双波段比值的变化趋势,测试了双波段比值与黑体温度的关系以及分析了双波段比值在仿真与实测中的误差,研究了基于热释电数据的决策树、随机森林算法的最优参数选择以及所搭建的模型识别准确率。研究结果表明:基于该探测器构建的温度识别系统的识别准确率最高可大于90%,为基于热释电的目标温度识别提供了一种新的技术路径,拓宽了热释电红外探测器的应用范围。

基于ADC和AHP的舰载双波段雷达作战效能评估

针对舰载双波段雷达作战效能评估问题,提出一种基于ADC和AHP的作战效能评估方法。首先,建立了适用于舰载双波段雷达特点的ADC模型,给出了各因子的具体评估过程。然后,通过AHP给出了能力因子各指标权重系数的计算方法。最后以某舰载双波段雷达为例,给出了模型的应用实例。该模型可操作性强,能准确评估舰载双波段雷达作战效能。

X波段双偏振雷达不同衰减订正方法对比分析

利用旬邑X波段双偏振雷达数据,采用Z_(h)-K_(DP)综合法、Z_(h)-K_(DP)综合分类法、ZPHI降水廓线法和初始相位法进行衰减订正对比分析,并将订正后数据与西安C波段天气雷达数据进行对比检验。结果表明,4种订正方法均能对反射率因子进行有效订正,订正后强回波中心与K DP强中心基本吻合,可基本还原降水分布特征;采用ZPHI降水廓线法订正后出现条纹状误差回波,订正效果较差;不同订正方法均可使X波段雷达反射率因子与C波段雷达反射率因子间的相关性提高;采用Z_(h)-K_(DP)综合法、Z_(h)-K_(DP)综合分类法和初始相位法订正后,强回波中心位置与C波段雷达较接近,订正后的反射率因子平均值与C波段雷达反射率因子值接近,绝对偏差和相对偏差减小;Z_(h)-K_(DP)综合分类法和初始相位法订正效果相对不稳定,Z_(h)-K_(DP)综合法订正效果较好且稳定。

大变倍比制冷型红外双波段变焦光学系统设计

第三代红外焦平面探测器的不断发展使得探测器可以同时对两个不同波段的红外辐射进行响应,从而输出双波段对应图像,双波段图像在目标探测和识别领域应用前景广阔。本文针对航空探测应用,采用320×256双色红外制冷型探测器,设计了一种工作波段在中波3.7~4.8μm和长波7.7~9.5μm的大变倍比制冷型红外双波段变焦光学系统,用于对目标的红外探测。该光学系统采用折射式和折反式结构相结合的方式,可实现光学四视场切换式大范围变焦,采用二次成像以达到100%冷光阑效率。该光学系统四视场焦距分别为32 mm、200 mm、800 mm、1600 mm,变倍比为50×。实验结果表明,该光学系统在双波段各变倍状态下,在调制传递函数特征频率为17 lp/mm时均接近衍射极限。该光学系统具有双波段、变倍范围大、大变倍比、快速切换多视场、结构简单紧凑、成像质量高等特征,将在搜索、侦察等安防领域中得到广泛应用。

聚苯胺与氧化钨二水合物双波段电致变色复合薄膜制备及性能

聚苯胺(PANI)是一种导电性能优越的高分子材料,被广泛应用于电致变色或超级电容器等领域。在可见光波段(400~780nm),它表现出优异的电致变色效果,但对于近红外波段(波长大于780nm)的调控能力有限,控温能力仍有待提高。为提升PANI在近红外波段的调控能力,将氧化钨二水合物(WO_(3)·2H_(2)O)阴极变色材料与PANI复合。采用旋涂法制备WO_(3)·2H_(2)O@PANI复合薄膜,并对其进行表面形貌分析与电致变色研究。结果表明WO_(3)·2H_(2)O@PANI复合薄膜在近红外波段的电致变色性能得到显著提升,并且与ITO玻璃表面结合力更佳。因此,该复合薄膜的电化学稳定性和光学稳定性均有较大提升。

制冷型折衍混合双波段红外光学系统设计

能够同时工作在中波红外和长波红外频谱范围内的双波段红外光学系统可以有效利用这两个波段的信息,实现优势互补,从而显著提升其探测性能,应用前景广阔。双层谐衍射光学元件不仅具备独特的色散特性,还可以在多个设计波长处获得很高的衍射效率,为双波段红外光学系统设计提供了新思路。针对双层谐衍射光学元件的相关理论进行了研究,并基于双层谐衍射光学元件完成了焦距为200 mm,F数为2的制冷型折衍混合双波段红外光学系统的设计。成像质量分析以及冷反射分析结果表明,所设计光学系统的各类像差得到了有效校正,成像质量优良。

深圳X波段双偏振相控阵雷达降水估测算法效果评估

为验证X波段双偏振相控阵雷达的降水估测能力,利用2020年深圳市X波段双偏振相控阵雷达探测资料和广州市S波段双偏振雷达探测资料,建立基于双偏振雷达参量强弱(即ZH、ZDR和KDP)的本地化混合降水反演方法,对不同降水使用最优的雷达参量进行定量降水估测,统计广东龙门县2016年雨滴谱观测资料,得到降水估测公式中的系数,分析不同时间、空间和降水强度下降水个例,利用本地化降水反演方法产生的定量降水估计结果与雨量计观测资料对比。结果表明,高时空分辨率的X波段相控阵雷达可以提高降水估测精度。X波段相控阵雷达在高时间分辨率下,其估测降水强度变化趋势和自动站观测的降水强度变化趋势一致,并且对降水强度小于40 mm/h的降水估测较为准确。在最大观测范围内,X波段相控阵雷达能观测到低层的气象信息,其降水估测的评估结果优于S波段雷达。X波段相控阵雷达对暴雨以下的降水估测更加准确,对暴雨以上的降水估测结果误差较大,可信度不高。

基于多特征的红外双波段目标检测融合算法

红外目标检测在军事领域和民用领域发挥着重要的作用,得到了广泛的研究,但对于利用双波段图像对目标进行检测的研究较少。为了充分发挥双波段图像在目标检测性能上的优势,对红外双波段图像的检测结果进行深入分析,提出了一种基于多特征的红外双波段目标检测融合算法。本文提出的融合算法,利用基于深度学习的多特征融合网络对双波段图像的检测结果进行处理,充分挖掘目标的特征信息,自适应地选择单波段的检测结果作为输出,得到最终的决策级融合检测结果。实验结果表明:与使用单波段图像进行目标检测相比,本文提出的基于多特征的红外双波段融合算法,可以有效利用不同波段的信息,提高检测性能,充分发挥红外目标探测设备的优势。

共光路红外双波段小型化光学镜头分析与设计

针对中长波共光路小型化光学系统设计需求,建立了基于高斯光学与初级像差理论且尺寸受限下的二次成像结构光学指标分配模型。主镜因其边缘光线高度高和承担的光焦度小,其球差、色差和二级光谱是该系统像差的主要来源,为矫正二级光谱,可使用“-、+、-”结构形式的高、中、低相对色散材料的透镜组合作为主镜结构,此时主镜的残余像差较小,采用场镜降低中继镜组光线高度以及非球面矫正球差等方法平衡主镜残余像差。最后开展实例设计,对提出的小型化设计思想进行验证,设计了中波波长3.7~4.8μm、长波波长7.7~9.5μm的共光路双波红外小型光学系统,总长不大于135 mm,结构小巧紧凑,光学传函接近衍射极限,工作温度范围-40~60℃,且对温度不敏感。实现了基于二次成像结构光学指标分配模型的中长波共光路小型化光学系统分析及设计,满足中长波共光路小型化光学系统需求。

汕头S波段双偏振雷达降水估测效果分析

为提高雷达定量降水估测的精度,本文选取2018—2022年汕头地区3次西南季风和3次台风降水过程,利用S波段双偏振雷达和自动站雨量计资料进行雷达降水估测效果分析。通过5个误差指标,分析了传统的PPS法、Ryzhkov的Ryzhkov法、郭佳的CSU-HIDRO_I法和汪舵的HCA-LIQ法,共4种雷达降水估测算法在6次降水过程中的降水估测效果,得出以下结论:在不分降水量级和降水类型的情况下,采用CSU-HIDRO_I进行雷达降水估测效果最优;在分雨强的情况下,小雨类采用Ryzhkov最优,中雨类和强降水类采用CSU-HIDRO_I最优;在分降水类型的情况下,西南季风降水过程中采用CSU-HIDRO_I最优,而台风降水过程中采用HCA-LIQ最优。在实际应用中,可综合考虑雨强和降水类型,采用相应的降水估测算法以提高雷达在定量降水估测的精度。

自驱动α-Ga_(2)O_(3)/Cu_(2)O双波段光电探测器的研究性实验教学设计

为培养创新型人才,结合电子科学与技术专业的教学内容,设计了内容为“自驱动α-Ga_(2)O_(3)/Cu_(2)O双波段光电探测器”的研究性实验。采用水热法和光沉积法分别制备α-Ga_(2)O_(3)纳米线和Cu_(2)O纳米颗粒,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对纳米线进行了表征,通过合理设计器件的能带结构,所制备的α-Ga_(2)O_(3)/Cu_(2)O异质结光电探测器具备对深紫外和近紫外分辨探测的能力,并深入分析了其中的物理机制。将学术研究的探索精神融入实验中不仅可以提升实验的趣味性,还可以锻炼学生的自主学习能力、创新实践能力和科研探索能力。

美开发双波段诱饵提升美战机生存能力

根据BAE系统公司官网5月报道,该公司已被美国海军选中开发双波段诱饵(DBD)。DBD是世界上最先进的射频(RF)对抗措施之一,是一种尖端的射频自卫干扰器,可以保护战斗机免受敌人的攻击。DBD的开发、集成与测试工作从2019财年启动,DBD将取代现有的ALE-55光纤拖曳式诱饵(FOTD)。