一種同時測量煙幕衰減率及輻射強度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種同時測量煙幕衰減率及輻射強度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煙幕作為一種重要的光電對抗手段，其對紅外目標的遮蔽效果是對其干擾性能進 行評價的重要依據(jù)。煙幕遮蔽目標的主要機理是通過煙幕的散射作用衰減達到紅外探測器 上的目標紅外輻射。此外，煙幕自身的紅外輻射、煙幕反射的環(huán)境紅外輻射、環(huán)境輻射等也 會造成紅外圖像對比度下降。
[0003] 通常，用煙幕對紅外輻射的衰減率來評價煙幕遮蔽性能的好壞。戰(zhàn)場環(huán)境中，如果 煙幕自身的紅外輻射過強，存在暴露目標可能潛在區(qū)域的風險。較好的煙幕遮蔽效果應該 是"冷煙幕"遮蔽，即：煙幕既能較好地遮蔽目標，自身的紅外輻射又不至于太強，能與環(huán)境 融為一體。因此，有必要在測量煙幕的衰減率時，測量煙幕自身的紅外輻射。
[0004] 測量煙幕衰減率的方法主要有紅外熱像儀測量法、激光測量法兩種。其中，激光測 量法的優(yōu)點在于受環(huán)境輻射的影響小，缺點是只能測量煙幕在特定譜線上的紅外輻射衰減 率，在紅外探測波段內(nèi)的紅外輻射衰減率必須依據(jù)經(jīng)驗公式外推得到，經(jīng)驗公式要根據(jù)煙 幕配方的變化來選取。紅外熱像儀測量法的優(yōu)點在于可直接測量煙幕在中波或長波波段內(nèi) 的紅外輻射衰減率，但是在野外測量時，容易受到環(huán)境輻射的影響。
[0005] 目前，討論煙幕衰減率的文獻所提及的方法，均不能同時測量煙幕衰減率和煙幕 自身的紅外輻射強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時測量煙幕衰減率及輻 射強度分布的方法，為煙幕干擾效能的評估及戰(zhàn)術(shù)使用提供依據(jù)。
[0007] -種同時測量煙幕衰減率及輻射強度的方法，其特點在于：未釋放煙幕時，采用黑 體和紅外探測器測量環(huán)境輻射強度和大氣衰減系數(shù)，釋放煙幕時，基于上述環(huán)境輻射強度 和大氣衰減系數(shù)，同時測量出遮蔽黑體的煙幕衰減率和紅外輻射強度。其基本原理如下：
[0008] 在紅外探測器視場范圍內(nèi)，將第一黑體目標1 (其溫度為T1)至紅外探測器3之 間的大氣2視為一層厚度為d，衰減系數(shù)為β a的介質(zhì)，則大氣的衰減率為:^^^反射率為 (I _ 由紅外輻射基本理論可知：
[0009] ( I )無煙幕遮蔽時（如圖1)，紅外探測器3接收到的總的紅外輻射強度E可表 示為：
[0010] 在..（1-- 知d.). (1)
[0011] 其中，第一項表示第一黑體目標1的紅外輻射強度D經(jīng)過大氣2的衰減后到達紅 外探測器3的輻射強度；第二項表示環(huán)境4紅外輻射強度A經(jīng)大氣2反射后到達紅外探測 器3的輻射強度。紅外探測器3既可以是紅外輻射計，也可以是其它可測量紅外輻射強度 的設(shè)備。
[0012] ( II )有煙幕5遮蔽時（如圖2)，將煙幕5視為一層厚度為ds，衰減系數(shù)為β 3的 介質(zhì)，則煙幕的衰減率為，反射率為(I -f Ms)?紅外探測器3接收到的總的紅外輻射 強度E可表示為：
[0013]
[0014] 其中，第一項表示第一黑體目標1的紅外輻射強度D經(jīng)過煙幕5、大氣2的衰減后 到達紅外探測器3的輻射強度；第二項表示煙幕5的紅外輻射強度S經(jīng)大氣2的衰減后到 達紅外探測器3的輻射強度；第三項表示環(huán)境4紅外輻射A經(jīng)大氣反射后到達紅外探測器 3的輻射強度；第四項表示環(huán)境4紅外輻射強度A經(jīng)大氣2衰減、煙幕5反射后到達紅外探 測器3的輻射強度。
[0015] 當d遠大于ds時，可取一階近似，認為# ei氣此時⑵式可寫為
[0016]
[0017] μ川" Hj-丨丄」.
[0018] ( I )測量參數(shù)多，采用本發(fā)明的方法，可實現(xiàn)煙幕衰減率和輻射強度的同時測 量；
[0019] ( II )測量精度高，采用本發(fā)明的方法，可有效消除環(huán)境紅外輻射和大氣衰減效應 對煙幕衰減率、輻射強度測量結(jié)果的影響；
[0020] (III)測量區(qū)域大，采用本發(fā)明的方法，可實現(xiàn)多點煙幕衰減率及輻射強度的快速 測量。
【附圖說明】
[0021] 圖1為無煙幕干擾時紅外探測器接收到的紅外輻射強度示意圖。
[0022] 圖2為有煙幕干擾時紅外探測器接收到的紅外輻射強度示意圖。
[0023] 圖3為無煙幕干擾時紅外探測器測量大氣衰減系數(shù)及環(huán)境輻射強度示意圖。
[0024] 圖4為有煙幕干擾時紅外探測器測量單點煙幕衰減率及輻射強度示意圖。
[0025] 圖5為有煙幕干擾時紅外探測器測量多點煙幕衰減率及輻射強度示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖，說明測量煙幕衰減率和輻射強度的步驟和方法。
[0029] 求解上述方程組，即可得到兩個未知量β 3和Α。
[0027] 煙幕釋放前：首先，采用紅外探測器分別測量第一黑體目標1、第二黑體目標6 (其 溫度為T2, T1^T2)的紅外輻射強度D^D2。其中，第一黑體目標1和第二黑體目標6還可 以是紅外輻射強度已知的灰體目標。然后，將第一黑體目標1、第二黑體目標6分別放置于 紅外探測器3的視軸附近，距紅外探測器3的距離分別為(^、士處（如圖3)，紅外探測器測 得第一黑體目標1、第二黑體目標6的紅外輻射強度分別為E 1A2，則由（1)式可得如下方程 組：
[0028]
[0030] 通常，煙幕釋放、持續(xù)時間不長，可認為測量前后大氣衰減系數(shù)、環(huán)境紅外輻射 強度A是一個常量。
[0031 ] 將煙幕釋放裝置7置于第一黑體目標1、第二黑體目標6與紅外探測器3之間（如 圖4)。
[0032] 煙幕釋放時，測量第一黑體目標1、第二黑體目標6的紅外輻射經(jīng)過煙幕衰減，到 達紅外探測器的紅外輻射強度，分別記為E' i、E' 2?？紤]到煙幕擴散、運動的特點，煙幕 狀態(tài)在空間具有漸變性，不會有突變，因此當?shù)谝缓隗w目標1與第二黑體目標6在垂直于紅 外探測器3視軸方向上的距離足夠近時，可近似認為第一黑體目標1至紅外探測器3傳輸 路徑上的煙幕衰減系數(shù)、煙幕厚度、煙幕輻射強度，與第二黑體目標6至紅外探測器3傳輸 路徑上的煙幕衰減系數(shù)、煙幕厚度、煙幕輻射強度相同。記煙幕衰減系數(shù)為P s，煙幕厚度為 ds，煙幕輻射強度為S，則由（3)式可得如下方程組：
[0033]
[0034] 將方程組（4)的解β 3和A代入方程組（5)式，求解上述方程組，即可得到未知量 e-Ps-和S。其中，6-0#和s分別表征了紅外探測器與黑體目標連線路徑上的煙幕衰減率 和紅外輻射強度。
[0035] 按照上述方法，通過布置多個紅外探測器的方式可實現(xiàn)多點煙幕衰減率及輻射強 度的測量。圖5為有煙幕干擾時紅外探測器測量多點煙幕衰減率及輻射強度示意圖。下面 以三點探測為例說明其用法。
[0036] 第一黑體目標1及第二黑體目標6放置在轉(zhuǎn)臺9上，轉(zhuǎn)臺9置于煙幕8的左側(cè)，紅 外探測器3-1、紅外探測器3-2、紅外探測器3-3分別布置于煙幕8的右側(cè)，轉(zhuǎn)臺9在電機的 驅(qū)動下，使第一黑體目標1及第二黑體目標6依次對準紅外探測器3-1、紅外探測器3-2、紅 外探測器3-3,各探測器依次測得第一黑體目標1及第二黑體目標6的紅外輻射強度，由此 計算傳輸路徑dsl、ds2、ds3上煙幕的衰減率和紅外輻射強度。
[0037] 當轉(zhuǎn)臺速度較高、紅外探測器積分時間較短、煙幕擴散速度較慢時，可認為上述 方法是一種測量煙幕衰減率及輻射強度分布的準實時測量方法，即認為一定時間段內(nèi)、不 同時刻測量的多點煙幕衰減率及輻射強度，與同一時刻的測量結(jié)果的差別在誤差允許范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種同時測量煙幕衰減率及輻射強度的方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一、煙幕釋放前，采用紅外探測器分別測量第一黑體目標（1)、第二黑體目標（6) 的紅外輻射強度Di、D2; 步驟二、將第一黑體目標（1)、第二黑體目標（6)分別放置于距紅外探測器（3)的距離 分別為(^、士處，紅外探測器測得第一黑體目標（1)、第二黑體目標（6)的紅外輻射強度Ep E2; 步驟三、依據(jù)無煙幕時的紅外輻射衰減模型，建立方程組，求解得到大氣衰減系數(shù) 和環(huán)境紅外輻射強度A; 步驟四、釋放煙幕時，測量第一黑體目標（1)、第二黑體目標（6)的紅外輻射經(jīng)過煙幕 衰減，到達紅外探測器的紅外輻射強度分別為E'pE' 2; 步驟五、依據(jù)有煙幕時的紅外輻射衰減模型，建立方程組，求解得到紅外探測器與黑體 目標連線路徑上的煙幕衰減率煙幕紅外輻射強度S。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時測量煙幕衰減率及輻射強度的方法，其特征在于： 所述的第一黑體目標（1)和第二黑體目標（6)還可以是紅外輻射強度已知的灰體目標。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時測量煙幕衰減率及輻射強度的方法，其特征在于： 所述的紅外探測器（3)，既可以是紅外輻射計，也可以是其它可測量紅外輻射強度的設(shè)備。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種同時測量煙幕衰減率及輻射強度的方法。其特點在于：未釋放煙幕時，采用黑體和紅外探測器測量環(huán)境輻射強度和大氣衰減系數(shù)，釋放煙幕時，基于上述環(huán)境輻射強度和大氣衰減系數(shù)，同時測量出遮蔽黑體的煙幕衰減率和紅外輻射強度。采用該方法，通過布置多個紅外探測器的方式，可實現(xiàn)多點煙幕衰減率及輻射強度的測量。
【IPC分類】G01J5/00, G01J5/06, G01M11/02
【公開號】CN105092210
【申請?zhí)枴緾N201510209094
【發(fā)明人】劉亮, 何友金, 易瑤, 婁樹理, 任建存, 李海燕
【申請人】中國人民解放軍海軍航空工程學院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年4月28日