典型地物表面温度特性研究

摘要

红外成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候工作等优点。随着红外光学、红外探测及跟踪系统的发展，红外成像技术在国民经济，国防和科学研究中得到了广泛的应用，已成为现代光电子技术的重要组成部分。该技术受到世界各国的普遍关注，在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用。
　　 在新型的红外成像系统的应用过程中，需要得到大量的不同状态红外图像，然而通过现有靶场实验得到的图像有很大的局限性，红外成像仿真技术为解决这类问题提供一种极为经济、有效的途径。研究典型地物的自身辐射特性，有助于提高红外图像仿真的准确度，具有很强的实用性。本文的研究是针对于典型地物自身辐射模型建立而进行的，根据普朗克定理，典型地物自身辐射主要受到表面温度和发射率的影响。本文基于传热学、红外物理等学科的相关知识，根据能量的变化规律，建立典型地物表面的热平衡方程，对太阳辐射、大气长波辐射、典型地物表面的显热交换、潜热交换和热传导等影响典型地物表面温度变化的因素进行分析。综合现有的研究成果，得到典型地物表面温度的计算模型并利用有限差分法计算表面温度。
　　 通过实验采集到的数据，带入原有计算模型，通过所得结果分析其不足，针对风速对表面温度影响的方式和特点，通过修正风速对模型进行修正，获得精度更高的表面温度计算模型。将修正后的模型计算结果与实际测量结果进行比较，得到风速影响的修正函数。最后对实验所观察到的现象进行了解释，对于实验结果产生的误差原因进行了定性的分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 课题研究现状

1．3 主要内容安排

第2章 相关知识介绍

2．1 红外辐射基本知识

2．1．1 红外辐射的定义

2．1．2 红外辐射光谱区的划分

2．2 红外相关的辐射量

2．2．1 点源和扩展源

2．2．2 辐射强度

2．2．3 辐射出射度与辐射照度

2．2．4 辐射亮度

2．3 表面温度

2．4 发射率

2．4．1 发射率的温度特性

2．4．2 发射率的光谱特性

2．4．3 发射率的方向特性

2．4．4 发射率的影响因素

2．5 热扩散系数

2．6 本章小结

第3章 表面温度计算模型

3．1 表面温度计算模型

3．2 热平衡方程

3．2．1 太阳辐射

3．2．2 大气长波辐射

3．2．2 自身辐射

3．2．3 显热交换

3．2．4 潜热交换

3．2．5 热传导通量

3．3 表面温度求解方法

3．4 本章小结

第4章 实验验证和结果

4．1 仪器介绍

4．2 实验结果分析

4．2．1 2011年9月22日实验

4．2．2 2012年4月9日实验

4．2．3 实验总结

4．2．4 结果的误差分析

4．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

研究生履历