隨著科技實(shí)力的飛速發(fā)展,紅外探測(cè)技術(shù)和紅外精確制導(dǎo)武器技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)高的成就,嚴(yán)重威脅到了作戰(zhàn)武器和作戰(zhàn)計(jì)劃的安全。為了降低武器被探測(cè)的概率,紅外偽裝技術(shù)和可見(jiàn)光偽裝技術(shù)日益受到各個(gè)國(guó)家的重視。本文旨在設(shè)計(jì)一種微納米粒子聚合物薄膜,使薄膜在可見(jiàn)光波段的反射率及大氣窗口波段的紅外發(fā)射率與沙漠背景下的反射率及發(fā)射率大小一致以實(shí)現(xiàn)沙漠背景下可見(jiàn)光波段和紅外波段偽裝的目的。本課題采用廣義Mie理論求解吸收性介質(zhì)中粒子系光譜特性,然后采用蒙特卡洛方法求解納米粒子在薄膜的輻射傳輸過(guò)程,計(jì)算微/納米粒子-吸收性介質(zhì)薄膜的光譜輻射特性,并將薄膜在可見(jiàn)光波段的反射率及紅外波段發(fā)射率與沙漠背景的反射率及發(fā)射率進(jìn)行對(duì)比。研究不加基?的微納米粒子聚合物薄膜結(jié)構(gòu),分別是Zn S、PEI、PS、PC、Si C、TiO₂做薄膜,向薄膜中嵌入Cd S和BaTiO₃粒子,制成兩層薄膜結(jié)構(gòu),本文模擬了薄膜結(jié)構(gòu)在0.36～20μm波段的光譜特性,探究了粒子粒徑d、粒子體積分?jǐn)?shù)fv、薄膜厚度h對(duì)于薄膜結(jié)構(gòu)在可見(jiàn)光波段反射率和紅外波段發(fā)射率的影響規(guī)律,最終得到了優(yōu)化結(jié)構(gòu):Zn S... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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紅外探測(cè)器工作原理圖

第2章薄膜反射率和發(fā)射率的計(jì)算基礎(chǔ)-7-第2章薄膜反射率和發(fā)射率的計(jì)算基礎(chǔ)本章介紹了微納米粒子聚合物薄膜可見(jiàn)光波段反射率和紅外發(fā)射率的計(jì)算基矗本章的2.1節(jié)闡述了可見(jiàn)光與紅外偽裝的原理。本章的2.2節(jié)介紹了用于可見(jiàn)光與紅外偽裝的相關(guān)理論，采用廣義Mie理論求解微納米粒子系的光譜特性，然后采用蒙特卡洛法求解薄膜結(jié)構(gòu)的輻射特性。2.1可見(jiàn)光與紅外偽裝原理2.1.1紅外偽裝的原理圖2-1大氣透射率[55]由于各個(gè)紅外射線波長(zhǎng)不同從而在穿過(guò)大氣過(guò)程中衰減的程度也會(huì)不同，通常把衰減程度較低、透射率很高的波長(zhǎng)區(qū)域稱(chēng)為“大氣窗口”[4]。大氣的紅外窗口有三個(gè)波段：1-2.5μm、3-5μm和8-13μm。目前各國(guó)的紅外探測(cè)器大多是在這三個(gè)波段內(nèi)發(fā)揮作用。0.2-14μm透射率如圖2-1所示。由斯蒂芬-波爾茲曼定律，物體表面在單位時(shí)間單位面積輻射出的總能量[56]：E=εEb=εσT4(2-1)式中，Eb為黑體的全波長(zhǎng)輻射功率(W·m-2)；ε為物體的發(fā)射率；σ為斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)；T為物體的絕對(duì)溫度(K)。紅外探測(cè)器所能探測(cè)的最遠(yuǎn)距離為以下公式[57]:1/21/21/21/200()[/2]*[1/()(/)]asnR=JτπDNAτωfVV(2-2)式中：J表示目標(biāo)的輻射強(qiáng)度，表示大氣透射率，NA表示光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，D0表示探測(cè)器的探測(cè)率，ω表示瞬時(shí)視場(chǎng)，Δf表示系統(tǒng)帶寬，Vs表示信號(hào)電平，Vn表示噪聲電平[47]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-8-紅外偽裝的主要目的是使得公式(2-2)中各項(xiàng)取值減小，即主要是改變目標(biāo)表面的光譜輻射特性、降低目標(biāo)的輻射強(qiáng)度。分析公式(2-1)得到，目標(biāo)的輻射功率與物體的溫度T和發(fā)射率ε都有關(guān)，為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的偽裝目的，我們可以從這兩方面著手，即使這兩項(xiàng)內(nèi)容都減校但是不同的情況下溫度T和發(fā)射率ε對(duì)物體的輻射功率的影響權(quán)重是不一樣的；高溫情況下，溫度是主要影響因素；低溫情況下，發(fā)射率是主要因素[58]。本文旨在設(shè)計(jì)一種常溫情況下能實(shí)現(xiàn)沙漠背景可見(jiàn)光與紅外偽裝的微納米粒子聚合物薄膜。2.1.2可見(jiàn)光偽裝的原理可見(jiàn)光波段偽裝的目的是減小目標(biāo)在可見(jiàn)光波段被敵方探測(cè)的幾率，主要措施是降低目標(biāo)與所處環(huán)境之間的亮度、色度和運(yùn)動(dòng)的差異以使敵方無(wú)法在背景中分辨出目標(biāo)[5]。電磁波譜和可見(jiàn)光譜如圖2-2所示，在可見(jiàn)光波段不同的波長(zhǎng)會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。圖2-2電磁波及可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍[59]圖2-3可見(jiàn)光波段反射峰移動(dòng)示意圖[60]實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光偽裝要求材料在可見(jiàn)光波段的反射峰連續(xù)移動(dòng)，以使結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的顏色而可以適應(yīng)不同的背景，如圖2-3所示。


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