煙幕全遮蔽能力的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本課題來源于齊齊哈爾建華機(jī)械研究所和國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)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(biāo)實(shí)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(shí)驗(yàn)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(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

2、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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對煙幕消光機(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煙幕技術(shù)的發(fā)展。
　　發(fā)煙劑的全遮蔽能力值TOP(TotalObscuringPower)，是國內(nèi)外煙幕技術(shù)領(lǐng)域表征發(fā)煙劑

3、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(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。詳盡分析了煙幕對人眼、微光成像

4、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(jì)算模型進(jìn)行了分析比較。
　　2.煙幕全遮蔽能力檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)?；谳椪斩葴y量法以人眼視覺對比度閾值為基準(zhǔn)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(jìn)行了檢測，所得到的測試結(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，煙幕可見光全遮蔽能力測量結(jié)果分析。不同煙幕成分、相對溫度、濕

5、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(jìn)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(jì)算結(jié)果，利用Mie理論進(jìn)行建模，提出了TOP對不同粒徑分布的響應(yīng)函數(shù)，進(jìn)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(xué)模型的擴(kuò)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

6、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(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算法研究。通過分析目標(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(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