基于蒙特卡罗方法的红外灯热流分布研究

采用蒙特卡罗方法针对我国航天器热平衡试验用红外灯的热流分布进行了研 究。对红外灯能束辐射过程的物理模型进行了分析,建立了能束辐射随机位置、随机方向的 数学模型和灯丝温度计算模型,给出了辐射波长、灯管反射率、吸收率、透射率的确定方法 ,进而提出了红外灯热流分布计算流程。在真空低温环境下进行了红外灯热流分布测试,将 预测结果与试验结果进行了对比,偏差在5％以内。采用本文的分析方法计算了某型号卫 星试验用红外灯阵的热流分布,结果满足试验要求。该方法可以作为红外灯阵优化设计的技 术基础。
     

原子氧对红外干扰材料消光性能的影响研究

为探索大气中的红外干扰材料可否应用于外层空间, 利用原子氧效应地面模拟装置对铜粉和石墨粉两种红外干扰材料样品进行了原子氧暴露实验, 并对样品进行了质量分析、XRD分析和红外透过率测试. 结果表明, 原子氧累积通量达到5.0×1019cm-2时, 铜粉样品质量增加0.004mg•cm-2,石墨粉样品质量损失0.117mg•cm-2; 原子氧暴露后, 铜粉对3~5μm与8~12μm红外质量消光系数由3.64 m2•g-1与2.74 m2•g-1变为3.14 m2•g-1与2.65 m2•g-1, 消光能力降低; 石墨粉对3~5μm和8~12μm红外的质量消光系数由6.54 m2•g-1和5.78 m2•g-1减小为2.38 m2•g-1和2.27 m2•g-1, 消光能力明显减弱.      

基于NMF、ICA和复Contourlet变换的红外小目标检测

针对存在背景干扰和噪声情况下的红外弱小目标检测问题,提出了一种基于非负矩阵分解(NMF)、独立分量分析(ICA)和复Contourlet变换的检测方法。首先通过非负矩阵分解和独立分量分析分别抑制原始图像的背景,得到不同的小目标残差图像;接着采用复Contourlet变换对残差图像进行去噪;再对上述去噪后的小目标残差图像求和,得到了预处理图像;最后提出基于模糊灰度熵阈值选取方法分割预处理图像,从而实现了复杂背景下的红外弱小目标检测。针对红外小目标图像进行了大量实验,并与基于新型Top-hat变换、基于快速独立分量分析的目标检测方法进行了比较,结果表明所提出的方法抗噪性强,具有更为优越的检测性能。     

大口径低温黑体标定装置研制

为了实现更大范围的辐射测量,研制了一套大口径低温黑体标定装置。该装置采用工质制冷技术,避免了大量液氮消耗;采用辐射面竖直放置,有利于红外测量设备标定使用;采取了双参数联动PID控制方案,实现了宽温区辐射体的高稳定性控温。该装置研制中使用了低温黑体的防结霜技术、低温黑体辐射定标温度修正技术、低温黑体校准技术等,为建立低温黑体辐射标准打下基础。     

核电站工作场所中子能谱和周围剂量当量率测量

中子周围剂量当量是核电站辐射防护监测的主要对象之一,而中子周围剂量当量的评估强烈依赖中子的能量分布。利用自制的多球谱仪对秦山第三核电有限公司（TQNPC）重水反应堆安全壳内5个位置的中子能谱和周围剂量当量率进行了测量。该谱仪由1个³He正比计数器以及9个2.5～12英寸不同直径的聚乙烯球组成,响应函数通过MCNP程序计算,并利用标准²⁵²Cf中子源进行了校准和验证。通过测量的中子能谱,获得了不同工作区域的中子周围剂量当量率及其能量分布,并与中子周围剂量当量率仪和CR-39径迹蚀刻探测器的测量结果进行了比较,为核电站中子剂量的监测提供了相关参考数据。     

紫外成像光谱仪主动热控系统的设计与实现

为了确保紫外临边成像光谱仪的温度水平和温度梯度满足指标要求,分析了其所处空间环境并结合其光机电的特点,设计了整机的主动热控方案和被动热控方案。首先,总结了成像光谱仪热设计的基本原则,介绍了主动热控方案和被动热控方案。接着,利用最坏情况分析法分析了主动热控系统测温电路的测温精度。然后,根据主动热控方案的要求,对主动热控系统的硬件和热控策略进行了设计和实现。最后,规划了主动热控系统的验证试验,并对主动热控系统进行了试验验证。分析和实验结果表明：主动热控系统的测温精度满足≤±0.5℃的指标要求,主动热控系统能够保证紫外临边光谱仪13℃～18℃以及紫外环形成像仪8℃～18℃的温度水平要求,主动热控方案合理、可行,满足高可靠性的要求。     

外场用烟幕遮蔽效果测量系统

首先明确了烟幕透过率、有效遮蔽面积、形成时间与有效持续时间的概念;然后介绍了一套外场试验用烟幕遮蔽效果测量系统,可以同时实现多点、多波段、多波长的红外和激光透过率测量;最后对其主要测量参数作了分析。     

主带彗星探测的科学目的及光谱仪设计构想

由于主带彗星富含水冰等挥发分并且位于火星与木星之间的小行星带区域,因此很可能是给早期地球带来水资源的天体,自从20世纪初期被发现以来引起了行星科学界的极大兴趣,是未来绕飞探测的重要候选目标。总结了主带彗星133P光谱探测的科学目标,并根据不同成分光谱特征分析和热特性研究需求,提出光谱仪的主要指标构想。谱段需覆盖可见至甚长波红外(0.4～50μm),通过可见红外成像光谱仪和热辐射光谱仪两台载荷分别覆盖0.4～5μm和5～50μm的波段范围。可见红外成像光谱仪采用紧凑型光栅分光系统设计,光谱分辨率在可见光谱段优于5 nm,红外谱段优于10 nm,5 km探测距离下空间分辨优于0.5 m,通过低温制冷抑制背景辐射噪声,保证信噪比优于100。热辐射光谱仪采用时间调制型干涉分光方案,由一台双角镜摆臂式干涉仪实现5～50μm的分光,光谱分辨率8 cm~(-1),5 km探测距离下空间分辨率优于10 m,采用非制冷热释电探测器。通过对两台光谱仪研制过程中涉及的关键技术进行分析,为后续开展工程研制奠定基础。     

Experimental and numerical study of chaff cloud kinetic performance under impact of high speed airflow

To solve the kinetic and diffusion problem of surface-type infrared decoy, multi-chaff kinetic models are established and chaff cloud holistic kinetic performance are analyzed under the impact of high speed airflow in this work. Chaffs rotate rapidly during the motion under the impact of high speed airflow. The rotation speed is correlated with lift, position of pressure center and aerodynamic damping. Computational Fluid Dynamics (CFD) is used to compute the aerodynamic coefficients of chaff. It is found that there exists serious aerodynamic interference which mainly relates to the overlapping area and distance among chaffs during the diffusion of chaff cloud. The chaff wind tunnel test and rocket sled experiment are carried out to verify the credibility of the models in this work. Then, the variation of chaff cloud expectation and extremum are analyzed to achieve the holistic kinetic and diffusing performance of chaff cloud. Simulation results demonstrate that the chaffs diffuse rapidly under the impact of high speed airflow and chaff cloud can be formed rapidly within 0.5?s. The shape of the chaff cloud is similar to cone that forms a certain angle with the horizontal plane and most chaffs focus on the second half.     

空间拦截红外末制导中的状态估计

本文首先简要地介绍了基于两种规范型的非线性状态观测器的设计方法，然后用该法解决了空间拦截红外末制导中拦截器与目标相对距离的估计问题，仿真结果表明估计的效果良好。