本課題來源于齊齊哈爾建華機械研究所和國家自然科學基金重點項目(編號:50336010)的一部分,目的是研究煙幕形成以后的遮蔽能力和有效遮蔽面積,并研制全遮蔽能力檢測系統(tǒng),以便針對煙幕遮蔽的目標實現(xiàn)有效識別,為電子干擾提供仿真技術(shù)、理論模型以及實驗平臺。 煙幕干擾是應(yīng)用最為廣泛的一種光電無源干擾方式,它通過在空中施放大量氣溶膠微粒,來改變光輻射的大氣傳輸特性,從而掩蓋要保護的目標。由于煙幕的消光機理研究是煙幕技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),因此西方國家(特別是美國)發(fā)展煙幕器材非常重視基礎(chǔ)理論研究。國內(nèi)對于現(xiàn)代煙幕技術(shù)的研究起步較晚,對煙幕技術(shù)的研究工作主要建立在大量實驗的基礎(chǔ)上,對煙幕消光機理方面的探討還比較少。由于基礎(chǔ)研究工作的缺乏,使得我國煙幕的理論研究處于落后狀態(tài),煙幕材料的選擇缺乏理論指引,配方往往靠實驗與經(jīng)驗確定,這在一定程度上限制了我國煙幕技術(shù)的發(fā)展。 發(fā)煙劑的全遮蔽能力值TOP(Total Obscuring Power),是國內(nèi)外煙幕技術(shù)領(lǐng)域表征發(fā)煙劑生成的煙幕對人眼視覺產(chǎn)生遮蔽能力的特征參數(shù)。但是影響煙幕遮蔽能力的因素是非常復(fù)雜的,測試環(huán)境的濕度、溫度、時間以及煙幕的沉降速度等因素都會影響TOP的測量結(jié)果。論文主要圍繞煙幕遮蔽能力的測量與評價,結(jié)合煙幕對可見光全遮蔽能力檢測系統(tǒng)的研制,對該系統(tǒng)所涉及的全遮蔽能力測量原理、測量方法、光散射理論、測量模型及測量不確定度等內(nèi)容進行了深入地研究,主要完成了以下幾方面的研究工作: 1.煙幕遮蔽特性研究。詳盡分析了煙幕對人眼、微光成像系統(tǒng)、被動紅外成像系統(tǒng)以及成像制導(dǎo)系統(tǒng)的遮蔽效果,并針對煙幕的透過率模型、吸收系數(shù)模型、全遮蔽能力計算模型進行了分析比較。 2.煙幕全遮蔽能力檢測系統(tǒng)設(shè)計�；谳椪斩葴y量法以人眼視覺對比度閾值為基準研制煙幕全遮蔽能力檢測系統(tǒng)。在溫度26℃、相對濕度60%的條件下對磷煙幕的TOP進行了檢測,所得到的測試結(jié)果與經(jīng)驗值相比較誤差小于4%。 3.不同粒徑分布情況下,煙幕可見光全遮蔽能力測量結(jié)果分析。不同煙幕成分、相對溫度、濕度以及煙幕形成時間、狀態(tài)等因素都會影響煙幕的粒徑分布,進而影響煙幕粒子的有效吸光面積和有效散射面積。針對不同的粒徑分布模型和計算結(jié)果,利用Mie理論進行建模,提出了TOP對不同粒徑分布的響應(yīng)函數(shù),進而提高了檢測系統(tǒng)的針對性和測量結(jié)果的可靠性。 4.對1-3μm、3-5μm、8-14μm三個紅外波段以及10.6μm激光的TOP數(shù)學模型的擴展應(yīng)用和參數(shù)檢測�？紤]到隨著防紅外煙幕技術(shù)的發(fā)展,針對目前許多研究人員積極探尋紅外輻射穿透煙幕能力的現(xiàn)狀,以及本測量系統(tǒng)的局限性,對煙幕可見光全遮蔽能力檢測系統(tǒng)進行紅外波段的擴展和試驗研究。 5.煙幕圖像有效面積邊緣檢測算法研究。通過分析目標與背景的輻射特性,計算所獲得紅外圖像的信噪比;利用形態(tài)生態(tài)學的方法,實現(xiàn)了煙幕有效遮蔽面積的計算,并進行了仿真試驗。 本論文的研究內(nèi)容為分析煙幕配方以及發(fā)展高效能的煙幕干擾材料提供了理論基礎(chǔ),在進一步完善理論模型和提高系統(tǒng)精度的基礎(chǔ)上,可以推進統(tǒng)一表征煙幕遮蔽能力的工作,進而制定出發(fā)煙劑遮蔽能力的測試標準。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：X51
【部分圖文】：

圖 1-2 干擾煙幕Fig.1-2 Smoke screen踐證明，價值幾百美元的煙幕劑，就可以使價值幾千乃至幾十萬上的武器裝備失去作用[13,14]，因此，煙幕是一種高效費比的技術(shù)手段電對抗中最實用、最有效的手段之一[15,16]。外，通過對煙幕基本參數(shù)的分析，也可以為諸如火災(zāi)救援煙幕檢測畫設(shè)計、煙幕成分分析等應(yīng)用領(lǐng)域提供一定的基礎(chǔ)理論模型和仿真災(zāi)救援煙幕檢測應(yīng)用：火災(zāi)是各種災(zāi)害中發(fā)生極具破壞力且最頻繁動。煙幕顆粒粒徑分布和濃度的動態(tài)變化是影響感煙火災(zāi)探測器響參數(shù)，是影響火災(zāi)中有毒氣體承載與傳播的重要因素。中國科技大、袁宏永、馬綏華等人簡化了煙顆粒粒徑分布動力方程，應(yīng)nt 方法求解煙顆粒凝團的布朗凝并方程，得到火災(zāi)煙顆粒粒徑分布變化的 FDS-Moment 模擬解，及隨燃燒煙氣動力粘性系數(shù)、溫度變凝并速率函數(shù)[17]。

所謂的二值圖像就是指灰度只取“1”和“0”兩個值的圖像。在二值形態(tài)學變換中，可以把一幅圖像稱為一個由一批值為“1”或“0”的像素構(gòu)成的集合，組成圖像的點稱為集合的元素。對于二值圖像而言，習慣上認為取值為“1”的點集對應(yīng)于景物中的物體，而取值為“0”的點集構(gòu)成背景。這類圖像的集合是直接表示的。定義 3 結(jié)構(gòu)元素結(jié)構(gòu)元素 B，是 Zn空間或其子空間上的一個集合，一般有一定的幾何形狀，如圓、正方形、有向線段等。結(jié)構(gòu)元素常常包含原點，其尺寸也遠遠小于被考察的圖像。在數(shù)學形態(tài)學的各種運算中，結(jié)構(gòu)元素的選擇對于我們能否有效的提取圖像有關(guān)信息至關(guān)重要。這里需要再次提到的是在選擇結(jié)構(gòu)元素時，一般要注意兩個原則：結(jié)構(gòu)元素有凸性結(jié)構(gòu)元素在幾何結(jié)構(gòu)上比原圖像簡單，且有界。結(jié)構(gòu)元素在形態(tài)濾波中的作用類似于數(shù)字圖像處理中的“濾波窗口”或鄰域處理中的“模板”，但其功能要比“濾波窗口”和“模板”強得多。常用的基本結(jié)構(gòu)元素如圖 3-2 所示，其中●表示原點。

圖 3-8 典型煙幕云團紅外圖像Fig.3-8 IR image of typical smoke cloud論，我們知道根據(jù)熱圖上任意點的溫度可以上尋找特征點，即滿足遮蔽率要求的界限點但是由于圖像中溫度變化復(fù)雜，需要應(yīng)用多首先在選取多方位結(jié)構(gòu)元素 1-3 的基礎(chǔ)上，，濾波后的結(jié)果如圖 3-9 所示。
【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 章艷;多相流顆粒濃度測量中的標定技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學;2013年

本文編號：2868841