本課題來(lái)源于齊齊哈爾建華機(jī)械研究所和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(編號(hào):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(cè)系統(tǒng),以便針對(duì)煙幕遮蔽的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有效識(shí)別,為電子干擾提供仿真技術(shù)、理論模型以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 煙幕干擾是應(yīng)用最為廣泛的一種光電無(wú)源干擾方式,它通過(guò)在空中施放大量氣溶膠微粒,來(lái)改變光輻射的大氣傳輸特性,從而掩蓋要保護(hù)的目標(biāo)。由于煙幕的消光機(jī)理研究是煙幕技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),因此西方國(guó)家(特別是美國(guó))發(fā)展煙幕器材非常重視基礎(chǔ)理論研究。國(guó)內(nèi)對(duì)于現(xiàn)代煙幕技術(shù)的研究起步較晚,對(duì)煙幕技術(shù)的研究工作主要建立在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)煙幕消光機(jī)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(guó)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(shí)驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)確定,這在一定程度上限制了我國(guó)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(guó)內(nèi)外煙幕技術(shù)領(lǐng)域表征發(fā)煙劑生成的煙幕對(duì)人眼視覺(jué)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(cè)試環(huán)境的濕度、溫度、時(shí)間以及煙幕的沉降速度等因素都會(huì)影響TOP的測(cè)量結(jié)果。論文主要圍繞煙幕遮蔽能力的測(cè)量與評(píng)價(jià),結(jié)合煙幕對(duì)可見(jiàn)光全遮蔽能力檢測(cè)系統(tǒng)的研制,對(duì)該系統(tǒng)所涉及的全遮蔽能力測(cè)量原理、測(cè)量方法、光散射理論、測(cè)量模型及測(cè)量不確定度等內(nèi)容進(jìn)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(duì)人眼、微光成像系統(tǒng)、被動(dòng)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(duì)煙幕的透過(guò)率模型、吸收系數(shù)模型、全遮蔽能力計(jì)算模型進(jìn)行了分析比較。 2.煙幕全遮蔽能力檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。基于輻照度測(cè)量法以人眼視覺(jué)對(duì)比度閾值為基準(zhǔn)研制煙幕全遮蔽能力檢測(cè)系統(tǒng)。在溫度26℃、相對(duì)濕度60%的條件下對(duì)磷煙幕的TOP進(jìn)行了檢測(cè),所得到的測(cè)試結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)值相比較誤差小于4%。 3.不同粒徑分布情況下,煙幕可見(jiàn)光全遮蔽能力測(cè)量結(jié)果分析。不同煙幕成分、相對(duì)溫度、濕度以及煙幕形成時(shí)間、狀態(tài)等因素都會(huì)影響煙幕的粒徑分布,進(jìn)而影響煙幕粒子的有效吸光面積和有效散射面積。針對(duì)不同的粒徑分布模型和計(jì)算結(jié)果,利用Mie理論進(jìn)行建模,提出了TOP對(duì)不同粒徑分布的響應(yīng)函數(shù),進(jìn)而提高了檢測(cè)系統(tǒng)的針對(duì)性和測(cè)量結(jié)果的可靠性。 4.對(duì)1-3μm、3-5μm、8-14μm三個(gè)紅外波段以及10.6μm激光的TOP數(shù)學(xué)模型的擴(kuò)展應(yīng)用和參數(shù)檢測(cè)。考慮到隨著防紅外煙幕技術(shù)的發(fā)展,針對(duì)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(cè)量系統(tǒng)的局限性,對(duì)煙幕可見(jiàn)光全遮蔽能力檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行紅外波段的擴(kuò)展和試驗(yàn)研究。 5.煙幕圖像有效面積邊緣檢測(cè)算法研究。通過(guò)分析目標(biāo)與背景的輻射特性,計(jì)算所獲得紅外圖像的信噪比;利用形態(tài)生態(tài)學(xué)的方法,實(shí)現(xiàn)了煙幕有效遮蔽面積的計(jì)算,并進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。 本論文的研究?jī)?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(jìn)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(jìn)統(tǒng)一表征煙幕遮蔽能力的工作,進(jìn)而制定出發(fā)煙劑遮蔽能力的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類(lèi)】：X51
【部分圖文】：

圖 1-2 干擾煙幕Fig.1-2 Smoke screen踐證明，價(jià)值幾百美元的煙幕劑，就可以使價(jià)值幾千乃至幾十萬(wàn)上的武器裝備失去作用[13,14]，因此，煙幕是一種高效費(fèi)比的技術(shù)手段電對(duì)抗中最實(shí)用、最有效的手段之一[15,16]。外，通過(guò)對(duì)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(cè)畫(huà)設(shè)計(jì)、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(cè)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(dòng)。煙幕顆粒粒徑分布和濃度的動(dòng)態(tài)變化是影響感煙火災(zāi)探測(cè)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(guó)科技大、袁宏永、馬綏華等人簡(jiǎn)化了煙顆粒粒徑分布動(dòng)力方程，應(yīng)nt 方法求解煙顆粒凝團(tuán)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(dòng)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(gè)值的圖像。在二值形態(tài)學(xué)變換中，可以把一幅圖像稱(chēng)為一個(gè)由一批值為“1”或“0”的像素構(gòu)成的集合，組成圖像的點(diǎn)稱(chēng)為集合的元素。對(duì)于二值圖像而言，習(xí)慣上認(rèn)為取值為“1”的點(diǎn)集對(duì)應(yīng)于景物中的物體，而取值為“0”的點(diǎn)集構(gòu)成背景。這類(lèi)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(gè)集合，一般有一定的幾何形狀，如圓、正方形、有向線(xiàn)段等。結(jié)構(gòu)元素常常包含原點(diǎn)，其尺寸也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于被考察的圖像。在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的各種運(yùn)算中，結(jié)構(gòu)元素的選擇對(duì)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(shí)，一般要注意兩個(gè)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(jiǎn)單，且有界。結(jié)構(gòu)元素在形態(tài)濾波中的作用類(lèi)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(qiáng)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(diǎn)。

圖 3-8 典型煙幕云團(tuán)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(diǎn)的溫度可以上尋找特征點(diǎn)，即滿(mǎn)足遮蔽率要求的界限點(diǎn)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(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

本文編號(hào)：2868841