薄膜二次表面镜热控涂层的辐射物性分析

认识热控涂层的热辐射物性对航天器热控制设计具有重要指导作用。文章根据薄膜二次表面镜涂层的吸收与反射过程分析,建立模型方程,结合已有的太阳吸收比、红外发射率等表观数据,采用非线性参数最小二乘法获得了薄膜材料的吸收系数和反射率等辐射物性,并分析了厚度对热控涂层太阳吸收比和红外发射率的影响。研究结果表明,聚酰亚胺薄膜对太阳光的表面反射率为0.571,吸收系数为19.343 mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.227,吸收系数为39.615mm-1;F46薄膜对太阳光的表面反射率为0.744,吸收系数为0.757mm-1,对红外辐射的表面反射率为0.111,吸收系数为9.240mm-1。     

红外地球敏感器辐射强度在轨数据分析

为了给在轨卫星红外地球敏感器性能评估提供更多参考依据,通过对某颗长期在轨正常运行卫星所配置的红外地球敏感器辐射强度数据进行统计分析,给出辐射强度短期、中期和长期的变化规律,并分析造成这种变化的内在机理.分析结果表明,辐射强度短期与星下点纬度相关且呈周期变化;中期与季节相关且呈周期变化;长期主要与红外地球敏感器自身特性相关呈逐渐衰减趋势.该结果可以作为在轨红外辐射强度判读的依据.     

面向飞/发一体化设计的高温尾喷口流场分析

结合飞/发一体化设计理念,以提升红外隐身性能为目的,引入横向掺混技术进行尾喷管构型设计。应用计算流体力学(CFD)数值仿真方法,分别分析了圆形喷管和矩形喷管流场温度分布,并提取矩形喷管中心面,研究喷管带小孔壁板偏折角对尾流冷却效果的影响。研究结果表明:相对于入口热流温度,矩形喷口降温率约为30%,尾气流喷出后偏向两侧流动,高温核心区体积快速衰减;圆形喷口降温率约为10%,尾气流喷出后沿轴向一直保持圆柱形,高温核心区体积衰减缓慢。矩形喷口主动冷却效果明显高于圆形喷口,更有利于实现飞/发一体化的热管理及红外隐身。同时,中面带小孔壁板偏折角的大小与主动冷却效果也存在密切关系。     

InSb光学带隙的掺杂调控研究

利用布里奇曼法进行了InAsSb半导体合金的生长,并对其结构、光学及电学特性进行了表征.研究发现,As替位掺杂造成X射线（111）衍射峰略微右移,同时其半高宽明显展宽.基于X射线衍射数据,利用Vegard定律计算出的As组分与能谱测量得到的结果基本吻合.此外,As的掺入使得材料背景载流子浓度略有上升.傅里叶变换红外光谱结果显示,As的替入使得材料带隙明显变小,拟合得到的光学带隙与通过Woolley-Warner经验公式得到的值定性一致.研究结果表明,As掺杂是减小InSb带隙,开拓其面向第二个大气窗口红外探测应用的有效途径.      

百万像素中波红外焦平面组件研制

中波红外焦平面组件是"高分四号"卫星凝视相机红外成像通道的核心器件。为满足航天型号应用要求,华北光电技术研究所项目团队立足国内技术基础,采用主流的红外焦平面组件技术路线,突破了高均匀性中波红外材料制备、百万像素中波探测器芯片加工、超大规模读出电路设计、高密度铟柱阵列倒装互连、大冷头尺寸微型杜瓦封装等关键技术,研制了像元数为1 024×1 024的百万像素大面阵中波红外焦平面组件,对大面阵中波红外焦平面组件的像元响应一致性、航天环境适应性、可靠性等进行了优化设计,并进行了地面测试和试验验证。中波红外焦平面组件的噪声等效温差达到21.4m K、有效像元率优于99%,经过高温70℃条件下1 500h长期存储和12 000次开关机温度冲击等试验后性能稳定。测试和试验结果表明:像元数为1 024×1 024中波红外焦平面组件产品的性能、环境适应性和可靠性满足技术要求。     

基于局部均值差分的红外小目标图像背景抑制算法

复杂背景条件下红外小目标检测是提高红外武器系统探测距离的有效措施之一。针对小目标的特点提出了一种基于局部均值差分的红外小目标图像背景抑制算法。首先,通过优化的高通滤波进行初始背景抑制;然后,在分析小目标与背景像素差异的基础上检测目标潜在区域;最后,通过局部分割和特征分析实现抑制背景并增强目标。仿真结果表明,对于复杂地物及云层背景的红外图像,所提算法在提高目标信噪比及对比度方面均有较强的稳定性。     

基于最优样条节点的导弹主动段弹道估计方法

拟合导弹主动段弹道并估计其弹道参数是天基红外系统(SBIRS)的重要任务之一。首先采用三次样条函数对导弹主动段弹道进行描述,并建立主动段弹道的运动模型和测量模型;其次采用最大似然估计方法将导弹弹道估计问题转化为非线性最小二乘准则下的样条系数和样条节点分布最优估计问题;最后利用投影定理将样条系数估计和样条节点分布估计分离开来,并通过迭代逼近给出了最优样条节点数的确定方法。仿真实验结果表明,所提方法不仅对主动段弹道的拟合精度高,而且还减少了待估参数的数目,简化了求解过程,可在无先验信息条件下较好地解决导弹主动段弹道的估计问题。     

γ射线对低红外发射率涂层电化学腐蚀行为的影响

将环氧改性有机硅树脂用60Co源γ射线辐照处理,利用傅里叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrometer, FT-IR)对树脂结构变化进行表征。制备成低 红外发射率涂层后测试凝胶分数、塔菲尔曲线以及交流阻抗来综合研究耐腐蚀性能并利用扫描电镜观察涂层表面的形貌。结果表明采取该措施可以提高涂层的交联度,在不影响8~14 μm波段红外发射率的前提下,能够改善涂层的耐腐蚀性能。     

红外多光谱相机的图像串扰校正方法

一种红外多光谱相机在1.55~2.35μm的波长区域有两个波段,由于探测器位于同一焦平面基底上以及读出电路设计等的影响,两谱段间存在串扰现象.首先对图像的串扰现象进行了描述,并对产生串扰现象可能的机理进行了分析.其次,从HgCdTe探测器焦平面阵列的内部结构及探测器的关键参数入手分析了光通过在焦平面区域的多次反射来进行反射及传输是光串扰及电串扰的机理;同时读出电路不准确设计也导致了串扰现象,并对串扰现象进行数学建模.研究发现B10波段的串扰(负/正冲激)与B11波段的阶跃(上升/下降沿)相关.最后基于所创建的数学模型对串扰现象进行了校正.