半潜式平台静稳性分析的辐射积分方法研究

静稳性分析是半潜式平台设计过程中的重要过程,半潜式平台几何形状的复杂性给静稳性分析带来了困难。本文阐述了表面建模技术,着眼点由几何体转为表面;针对半潜式平台复杂的几何形状,提出了辐射积分方式,用于水线面面积、漂心、排水体积、浮心的计算;提出了基于向量投影的坐标系转换技术,能够实现海洋平台倾斜、吃水改变后的浮性参数计算。以浮性基本参数计算和坐标系转换为基础,能够实现静稳性的计算。

红外积分辐射计的测量与标定

给出一种红外积分辐射计(BIIR)标定和测量扩展源的新方法,并对影响BIIR测量精度的主要因素进行了测试和分析.根据普朗克定律,推导出仪器的输出电压是扩展源辐射亮度的单调增函数和常数的乘积.该单调增函数可以通过计算得到,因此只需要一个标准测试点即可确定常数项完成标定过程.标准扩展源的测试结果表明,仪器的相对误差小于5%.

托卡马克等离子体辐射诊断中的线积分辐射率

在托卡马克等离子体辐射诊断中，通过阿贝尔反演或层析分析从线积分辐射率中得到的空间分布，是辐射率在束线宽度范围内的平均值的分布。束线宽度限制了诊断的空间分辨能力。当探测器无穷小的近似条件不成立时（许多托卡马克装置的辐射探测系统正属于这种情况），束线宽度显著大于探测器中心对光栏孔径张角决定的宽度，并且在给定束线截面内各点辐射对探测信号的贡献差别可能变得重要，从而导致辐射率的宽度平均成为带权重的平均。对此。

等离子体边界对线积分辐射率的影响

在托卡马克辐射诊断中,当探测束线的极向宽度与等离子体小半径可以比较时,等离子体边界会显著影响线积分辐射率,使其成为宽度平均辐射率的带权重的线积分。本文给出了这种情况下的线积分辐射率明晰表达式。

线积分辐射率的有限探测器效应修正

在托卡马克等离子体辐射的诊断中,线积分辐射率与辐射发射率之间的关系,常采用探测器无穷小近似下的表达式。简单分析表明,只有在探测器极向尺寸远小于光栏极向尺寸时,这种近似才成立。在探测器与光栏的极向尺寸相同的情况下,束线宽度约为探测器无穷小近似下的宽度的两倍。对这种探测系统的线积分辐射率作了有限探测器效应修正,并简要讨论了它对层析分析的影响。

一种新型的半积分球辐射定标系统

半积分球辐射定标系统是专门为卫星侦察系统的辐射定标而设计制造的均匀辐射源 ,它可以在 0 .4μm～ 2 .5 μm波段提供开口直径为Φ60 0mm的均匀面辐射源。总体包括积分球主体、电气系统、子辐射系统、冷却系统。

光谱段积分辐射计的研制

介绍了在原有的MARKII光谱辐射计的基础之上 ,通过对光学系统、红外探测器、电子线路、机械结构和计算机控制软件进行重新设计、制作和调试而研制出的光谱段积分辐射计 ,实现了对 1～ 3μm、3～ 5 μm、8～ 12 μm三个波段的积分辐射测量 ,通过对黑体的测量和标定 ,验证并获得了作为测量仪器高重复性。

测量350～1100nm光源光谱总辐射通量的标准装置

为了满足快速发展的LED行业对光谱总辐射通量的计量需求,研制了一套用于测量光谱总辐射通量的积分球光谱辐射计装置,实现光谱总辐射通量量值的准确传递;介绍了该装置的基本原理、操作规范和不确定度评估。经实例评估,该装置在350～1 100 nm的扩展测量不确定度为U_(rel)=3.1%～1.3%(k=2)。对一组光谱总辐射通量标准灯与变角辐射计进行比对测量,实验结果表明在350～1 100 nm波长上该标准灯组内一致性偏差为0.2%～0.8%,能满足量值传递的需求。

航空发动机排气系统红外辐射测量与数值计算比较研究

评估航空发动机红外隐身性能,需获取其排气系统的红外辐射强度。介绍了航空发动机排气系统红外辐射测量方法,通过试验验证得到了3~5mm的红外辐射特征。采用反向蒙特卡洛法对发动机排气系统的红外辐射特征进行数值计算,计算中将固体壁面的反射特性分别设为漫反射体和镜面反射体,并将计算值与试验值进行对比分析。结果表明:两者分布规律一致,但将壁面的反射特性作为镜面反射处理时,计算值与试验值的误差明显减小。

红外抑制措施对战斗机辐射特性抑制效果分析

为分析红外抑制措施对战斗机红外辐射特性的影响,建立了某典型战斗机蒙皮和排气系统的三维几何模型;结合实验数据假定了战斗机所采用的低发射率涂层参数和气膜冷却参数,利用商用流场计算软件和自研红外计算程序对某典型战斗机采用红外抑制措施前后的红外辐射特性进行了仿真;分析了红外抑制措施对战斗机红外辐射特性的影响。仿真结果表明,采用排气系统降温和机身低发射率材料的红外抑制措施能够全方位降低战斗机的红外辐射特性。本文研究结果表明最大降幅出现在飞机尾向:3~5μm波段的积分辐射强度降幅为61.7%;8~14μm波段的积分辐射强度降幅为62.1%。

基于辐射能量分布函数的黑体辐射天地一致性理论推导

针对在地面高温环境中模拟高空飞行器蒙皮较低的温度分布难度大,且在地面高温背景中低温目标辐射测量误差大的问题,提出黑体辐射地面静态等效模拟测量一致性理论。通过引入光谱辐射能量分布函数和积分辐射能量分布函数,理论推导得出黑体辐射能量与温度、波长的关系,并进行理论自洽验证,提出了在地面状态下测量高空飞行器低温蒙皮辐射特性的天地一致性理论。该理论表明:温度为T的黑体在波长λ上的光谱辐射强度等于温度为nT的黑体在波长λ/n上的光谱辐射强度的(1/n)^(5);温度为T的黑体在波长λ_(1)~λ_(2)范围内的积分辐射强度等于温度为nT的黑体在波长λ_(1)/n~λ_(2)/n范围内积分辐射强度的(1/n)^(4)。

基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测稳定性研究

基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响了等离子体成像,对等离子体成像稳定性的影响需要进行更加深入的研究。为此采用相对标准偏差研究了等离子体成像平均次数、激光能量和等离子体测量延迟时间等对等离子体图像和等离子体辐射强度积分稳定性的影响。结果显示,多次成像平均得到的等离子体图像和辐射强度积分不随平均次数发生明显变化,可用于表征真空度。更重要的是,等离子体辐射强度积分的相对标准偏差随平均次数和激光能量的增加而单调下降,随延迟时间的增加而增大,这意味着对等离子体进行多次成像平均,增加激光能量,减小等离子体成像的延迟时间可以提高等离子体辐射强度积分的稳定性,有利于提高真空度检测精度。该研究为基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法的参数优化提供了指导,为该方法的实际工程应用奠定了实验基础。

CE318型太阳光度计标定方法初探

初步探索了CE318型太阳光度计的室内和野外标定方法,并对两种方法的标定结果进行对比。基于积分球辐射源的辐亮度标定方法,对CE318型太阳光度计不同波段天空散射辐射通道进行标定实验;分别采用Langley标定法和标准仪器相对标定方法,对CE318型太阳光度计的不同波段太阳直接辐射通道进行了标定实验。实验结果显示:天空散射辐射通道的标定结果在670nm,870nm和1020nm波段与仪器出厂时给定的标定结果偏差不超过6%,而440nm波段处得到的标定结果要高于出厂时给定的结果,偏离幅度约18.9%。太阳直接辐射各通道的标定结果普遍大于出厂时给定的结果,说明滤光片老化较为严重,需要进行更换,以保证观测精度。由于标准仪器相对标定方法对太阳直接辐射通道的标定结果明显优于Langley法,因此利用标准仪器相对标定方法对中国气象局太阳光度计站网仪器进行定期标定更能够保证仪器观测数据的准确性。

FY-3D星红外高光谱大气探测仪的在轨光谱精度评估

风云三号D星(FY-3D)于2017年11月15日成功发射,搭载了国内第一颗自主研制的极轨红外高光谱大气探测仪(High-spectral Resolution Infrared Atmospheric Sounder,HIRAS),数据将在数值天气预报、大气温/湿廓线反演、大气成分探测等方面得到广泛应用。为满足高精度的探测能力需求,HIRAS的光谱分辨率达到0.625 cm^-1,辐射定标精度要求达到1.0 K,光谱定标精度要求达到10×10^-6,均为目前国内星载红外仪器最高精度指标。由于光谱频率的精确性会直接影响辐射精度,红外干涉仪器在数据应用之前必须进行光谱定标精度的精确评估和监测。以晴空视场下的高精度逐线辐射传输模拟光谱作为参考基准,利用互相关法计算光谱频率偏差,对发射后的HIRAS在轨数据的光谱定标精度进行了全面评估和验证研究。HIRAS在长波、中波1和中波2的光谱精度达到3×10^-6,其中长波和中波1光谱偏差标准差小于2×10^-6,远优于仪器设计指标要求;长期的光谱精度稳定性显示HIRAS中波1和中波2的光谱定标精度较稳定,在半年时间内频率变化小于5×10^-6,长波波段在半年的时间内有往负频率偏差变化的趋势,变化量约为7×10^-6,需要进行持续监测。HIRAS在轨光谱精度可满足后端产品反演和同化用户的使用需求。

激光诱导等离子体中聚焦程度对真空开关真空度检测的影响

真空断路器作为一种绿色无污染的断路器,有望在高压、特高压等级的电力系统中取代SF_(6)断路器。真空开关真空度在线检测依然是一个国际性难题,基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测技术有望实现真空开关真空度的在线检测,但激光等离子体的形成过程复杂,激光聚焦程度直接影响激光等离子体的形成,需深入研究聚焦程度对激光等离子体的影响。首先,对不同聚焦光斑所产生的激光等离子体进行成像研究,结果显示减小聚焦距离和增大聚焦前束腰半径可以降低聚焦光斑尺寸,增强激光等离子体。同轴成像时,减小聚焦距离可使激光等离子体辐射强度最大增强77.5%,变异系数最大减小93.1%;增大聚焦前激光束腰半径可使强度最大增强32.9%,变异系数最大减小73.5%。其次,侧面成像的结果表明:减小聚焦距离的聚焦效果要优于增大聚焦前束腰半径,激光等离子体辐射更强。最后,激光等离子体的稳定性分析表明:聚焦光斑越小,激光等离子体越稳定,可以通过增大激光功率密度提高真空度检测精度。

光谱仪器

TH744.1 2003031682光谱段积分辐射计的研制=Development of integral radiometer[刊,中]/徐明(北京理工大学光电工程系.北京(100081)),高岳…∥光学技术.—2002,28(5).—472-474,477介绍了在原有的MARK Ⅱ光谱辐射计的基础之上,通过对光学系统、红外探测器、电子线路、机械结构和计算机控制软件进行重新设计、制作和调试而研制出的光谱段积分辐射计,实现了对1～3μm、3～5 μm、8～12μm三个波段的积分辐射测量,通过对黑体的测量和标定,验证并获得了作为测量仪器高重复性。

漏斗形混合器对涡扇发动机推力和红外辐射特征的影响

计算了漏斗形混合器排气系统的流场、推力系数和红外辐射特征,并与环形混合器进行对比.流场特征采用Fluent商业软件计算,红外辐射特征采用反向蒙特卡罗法计算,分析了漏斗形混合器对排气系统推力系数及红外辐射特征的影响.结果表明:1采用漏斗形混合器有助于外涵低温空气注入内涵高温燃气流,排气系统横截面上温度场呈现菊花瓣形分布.2采用漏斗形混合器后,排气系统推力系数下降0.2%.3采用漏斗形混合器后,排气系统尾喷流的红外辐射在喷管后端都减小,在90°探测角最大减小44.6%,但在大的探测角时排气系统壁面的红外辐射会略微增加.

战斗机8～14μm波段红外特征及低发射率材料隐身效果

对某典型战斗机在8～14μm波段范围内的红外积分辐射强度空间分布进行了数值计算，考虑了大气透过率的影响，计算了使用红外搜索跟踪系统对战斗机进行探测时的探测距离，并分析了该战斗机采用低发射率材料后的红外隐身效果．战斗机的流场采用商用Fluent软件进行计算，红外辐射特征及探测距离采用自开发的NUAA—IRSE软件进行计算．计算结果表明：在8～14μm波段，周向角一定时，俯仰角越大红外积分辐射强度越大；俯仰角一定时，周向角越大红外积分辐射强度越大．采用低发射率材料后，战斗机在整个空间方向范围内，其红外积分辐射强度降低，战斗机红外隐身效果提高．

一种计算非均质大气双向反射比的新方法

在卫星遥感中,利用单次散射近似获得双向反射比与光学厚度之间的关系为卫星反演气溶胶光学厚度奠定基础.本文利用渐近积分理论,在不需要人为垂直分层的情况下,基于单次散射近似,提出了一种计算非均质大气的双向反射比的新方法.结果表明:新方法得到的解析表达式有非常高的精度,且该解析解也有助于我们分析辐射传输过程的一些重要特征.