本文關鍵詞：含平行排列片狀金屬粒子紅外低發(fā)射率涂層發(fā)射率建模

  更多相關文章： 低紅外發(fā)射率涂層 發(fā)射率建模 拓展幾何光學理論 K-M理論 六能流理論

【摘要】：隨著現(xiàn)代紅外探測器件性能的不斷突破,武器作戰(zhàn)平臺尤其是飛行器的紅外隱身面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。紅外低發(fā)射率涂層是降低物體紅外輻射特征的重要措施之一,具體對飛行器應用背景來說,要求涂層在3~5和8~14μm紅外窗口的發(fā)射率盡可能地低。紅外低發(fā)射率涂層通常是樹脂粘結(jié)劑和金屬顏料顆粒組成的復合涂層,實驗上發(fā)現(xiàn)含平行排列片狀金屬粒子的涂層發(fā)射率相比含球形金屬粒子涂層發(fā)射率更低,且涂層發(fā)射率受顆粒的固含量、尺寸、涂層厚度和樹脂吸收特性的影響,但是如何從理論上來預測涂層的發(fā)射率并解釋上述因素對發(fā)射率的影響,一直以來缺乏準確、實用的模型。建立準確有效的低紅外發(fā)射率仿真模型對加快該類材料研發(fā)進程具有重要的工程意義。本文的研究工作主要由以下兩個部分構(gòu)成:(1)垂直入射時,單個片狀金屬顆粒的電磁散射性質(zhì)研究。對處在“光學諧振區(qū)”片狀金屬顏料顆粒,將顆�？偟纳⑸浞纸鉃榍跋蜓苌漤棥⒈诚蚍瓷漤椇瓦吘壭椚糠�,其核心是跟顆粒粒徑相關的邊緣效應的引入。針對反射項和邊緣效應項的不同處理方式,建立了兩個版本的拓展幾何光學模型,其中衍射項都按Fraunhofer圓孔衍射公式處理,不同之處在于第一個版本的拓展幾何光學模型假設反射項和邊緣效應項只對后向180°散射有貢獻;而第二個版本的拓展幾何光學模型則將反射項考慮為在后半球空間具有跟前半球衍射項相同的角度分布,而邊緣項被考慮成前后半球散射能量相等且也與衍射具有相同的角度分布。(2)建立了含平行排列片狀金屬粒子低發(fā)射率涂層發(fā)射率公式。應用完整輻射傳輸方程的兩種簡化形式—Kubelka-Munk理論(結(jié)合第一個版本拓展幾何光學模型)和六能流理論(結(jié)合第二個版本拓展幾何光學模型),分別建立了涂層的發(fā)射率公式并詳細討論了鋁粉含量、尺寸、厚度、涂層厚度和樹脂吸收特性等因素對發(fā)射率的影響規(guī)律。最后將仿真和實驗發(fā)射率光譜結(jié)果進行對比,驗證了模型的有效性。值得指出的是,利用六能流理論結(jié)合第二個版本的拓展幾何光學理論第一次成功地解釋了涂層發(fā)射率隨鋁粉尺寸增大而降低的規(guī)律。
【關鍵詞】：低紅外發(fā)射率涂層 發(fā)射率建模 拓展幾何光學理論 K-M理論 六能流理論
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V218;TN215
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 紅外隱身基本原理12-16
• 1.2.1 紅外探測技術(shù)原理12-13
• 1.2.2 紅外隱身基本原理13-15
• 1.2.3 低紅外發(fā)射率材料15-16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 低紅外發(fā)射率材料發(fā)射率建模存在的問題17-18
• 1.5 本論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 散射理論基礎20-34
• 2.1 散射的物理機制20-21
• 2.2 光散射理論的主要分類21
• 2.2.1 彈性光散射21
• 2.2.2 非彈性散射21
• 2.2.3 相關散射和非相關散射21
• 2.3 散射相關的基本物理量21-22
• 2.3.1 單個顆粒的散射截面和散射系數(shù)21-22
• 2.3.2 單個顆粒吸收截面和吸收效率22
• 2.3.3 單個顆粒消光截面和消光效率22
• 2.4 電磁波的偏振特性22-25
• 2.4.1 光散射波的矢量描述23-24
• 2.4.2 Stokes參數(shù)24-25
• 2.4.3 轉(zhuǎn)換矩陣F25
• 2.5 Mie散射理論25-28
• 2.5.1 Mie散射系數(shù)表達式25-26
• 2.5.2 Mie散射偏振特性26-27
• 2.5.3 球形粒子的系數(shù)27
• 2.5.4 Mie散射算法27-28
• 2.6 Rayleigh散射28-31
• 2.6.1 Rayleigh散射波的偏振特性29-30
• 2.6.2 Rayleigh散射粒子的散射效率30-31
• 2.7 衍射散射31-32
• 2.7.1 反射和折射31
• 2.7.2 衍射31
• 2.7.3 衍射基本理論31-32
• 2.7.3.1 Babinet原理31-32
• 2.7.3.2 消光佯謬32
• 2.7.3.3 圓孔衍射32
• 2.8 本章小結(jié)32-34
• 第三章 單個片狀粒子散射性質(zhì)研究34-53
• 3.1 引言34-35
• 3.2 計算不規(guī)則粒子散射性質(zhì)的數(shù)值方法35-43
• 3.2.1 T矩陣法35-37
• 3.2.2 離散偶極子法37-39
• 3.2.3 時域有限差分法39-42
• 3.2.4 其他數(shù)值方法42-43
• 3.2.5 小結(jié)43
• 3.3 垂直入射時片狀金屬顆粒的電磁散射性質(zhì)43-52
• 3.3.1 第一種散射模型的衍射效應項 σdif47
• 3.3.2 第一種散射模型的反射效應項 σref47-48
• 3.3.3 第一種散射模型的邊緣效應項 σedge48-49
• 3.3.4 第二種散射模型的衍射效應項 σdif49-50
• 3.3.5 第二種散射模型的反射效應項 σref50
• 3.3.6 第二種散射模型的邊緣效應項 σedge50-52
• 3.4 小結(jié)52-53
• 第四章 含平行排列片狀金屬粒子涂層發(fā)射率理論建模53-69
• 4.1 計算紅外輻射傳播的輻射傳輸理論54-55
• 4.2 Kubelka-Munk理論計算涂層發(fā)射率55-62
• 4.2.1 Kubelka-Munk理論基本框架55-57
• 4.2.2 發(fā)射率公式中參數(shù)的計算57-58
• 4.2.2.1 邊界反射系數(shù)Re和Ri的計算57
• 4.2.2.2 S和K的計算57-58
• 4.2.3 結(jié)果與討論58-62
• 4.3 六能流理論計算涂層發(fā)射率62-68
• 4.3.1 六能流理論基本框架62-63
• 4.3.2 公式中參數(shù)的計算63-64
• 4.3.2.1 反射系數(shù)Re和Ri的計算63
• 4.3.2.2 Sb、St和K的計算63-64
• 4.3.3 結(jié)果與討論64-68
• 4.4 小結(jié)68-69
• 第五章 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69
• 5.2 未來展望69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀碩士學位期間取得的成果76-77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 高頌;樂洪宇;;國外紅外隱身技術(shù)的發(fā)展[J];艦船電子工程;2010年10期

2 王亞偉;卜敏;崔青義;洪云;吳大建;蔡蘭;;有核細胞光散射強度分布的動態(tài)特性[J];中國激光;2006年10期

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本文編號：1125247