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面源黑体发射率传递系统研究

面源黑体发射率传递系统研究

作者：代维凯哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着中国航天事业的蓬勃发展，不仅卫星的发射数量稳步增加，其性能不断完善，而且种类也越来越多。其中，遥感卫星的发射和应用在近十年发展迅猛，遥感技术也日臻成熟。但是与美国和俄罗斯等航天强国相比，我国的遥感技术还有待提高，... 详细信息

随着中国航天事业的蓬勃发展，不仅卫星的发射数量稳步增加，其性能不断完善，而且种类也越来越多。其中，遥感卫星的发射和应用在近十年发展迅猛，遥感技术也日臻成熟。但是与美国和俄罗斯等航天强国相比，我国的遥感技术还有待提高，在遥感卫星发回数据的提取，分析以及利用等应用领域仍需不断进步。卫星遥感以及红外设备都需要黑体进行标定和校准，所以对黑体的研究具有重大意义。而我国的黑体校准技术还不完善，尤其是大口径的面源黑体，所以亟需建立相对完善的面源黑体的辐射特性校准技术。本文研制的面源黑体发射率传递系统是该领域的一次探索性研究。所研制的系统基于分时比对法，对比测试腔式黑体和面源黑体的红外能量，在黑体辐射的基本理论的指导下，建立面源黑体发射率量值传递的数学模型，以实验室标准腔式黑体的发射率为比对基准，从而将面源黑体的发射率溯源。本文设计的系统包括三个子系统模块：标准腔式黑体温控系统、面源黑体温控系统以及能量测试比对系统。首先建立腔式和面源黑体的温控系统，对两个系统的黑体进行温度特性的全面测试，使得腔式黑体和面源黑体的温度特性符合课题的指标要求，并且保证后续对两个黑体辐射能量测试的准确性;然后建立中红外波段的能量测试比对系统，保证在低温和常温范围内，能够探测两大黑体的辐射能量。并且在相同的实验环境和温度条件下，利用能量测试比对系统分别探测接收两大黑体的红外辐射能量，结合微弱信号处理的理论方法和数字式锁相放大器对信号进行处理;最后记录分析实验数据，并按照理论推导建立的量值传递模型计算出面源黑体的发射率，分析传递的不确定度。通过大量的实验和对数据结果的误差以及不确定度的分析，腔式黑体和面源黑体的温度特性符合项目技术指标，两大温控系统满足精度以及稳定性等要求，面源黑体的温度均匀性也基本达到技术指标，能够确保对黑体辐射特性测试的准确性的要求;以传递模型为基础得出的面源黑体的发射率和评定的传递不确定度也基本符合技术指标，该量值传递模型满足课题对发射率的测量准确度，精度以及不确定度等的要求，对我国黑体校准技术的发展具有积极的意义。

关键词：面源黑体发射率传递模型校准技术

V形槽结构面源黑体辐射特性评估方法及结构参数优化设计

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2013年第5期46卷 463-468页

作者：王强张宏张伟戴景民谢蓄芬哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心哈尔滨150001 哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080 哈尔滨工业大学自动检测与过程控制系统研究所哈尔滨150001

随着红外技术的迅速发展,作为标准辐射源的面源黑体在红外遥感与探测、红外成像等领域得到了日益广泛的应用,但不同形式面源黑体的辐射特性评估方法以及辐射特性与结构参数间的影响关系等问题还没有得到深入的研究.基于这一现状,针对同... 详细信息

随着红外技术的迅速发展,作为标准辐射源的面源黑体在红外遥感与探测、红外成像等领域得到了日益广泛的应用,但不同形式面源黑体的辐射特性评估方法以及辐射特性与结构参数间的影响关系等问题还没有得到深入的研究.基于这一现状,针对同心圆V形槽结构面源黑体,提出了基于蒙特卡洛全光路跟踪的辐射特性评估方法.首先,通过与精密方法的相互比对验证了方法的正确性及准确程度;然后,基于该方法对V形槽面源黑体的有效发射率进行了评估;最后,对影响辐射特性的主要结构参数及其规律进行了分析研究.实验结果显示,槽夹角越小、涂层本征发射率越高,黑体的有效发射率就越高、越均匀.对于一般性应用可以采用45°或60°槽夹角;为了获取更高的有效发射率,可以采用更小的槽夹角,但涂层本征发射率必须大于等于0.8;采用长径比为2的保护套筒结构可以达到更为理想的辐射特性.

关键词：蒙特卡洛方法红外定标源面源黑体有效发射率大口径

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基于ADRC的面源黑体温控系统研究

基于ADRC的面源黑体温控系统研究

作者：黄大兴天津理工大学

学位级别：硕士

黑体辐射源是辐射测温溯源过程中的关键仪器,对其温度的控制是一个伴随非线性、时滞以及惯性的复杂过程。自抗扰控制(ADRC)是在PID控制的基础上发展而来的一种非线性控制方法。一方面,其继承了传统PID控制思想的优点,即结构简单,不依赖... 详细信息

黑体辐射源是辐射测温溯源过程中的关键仪器,对其温度的控制是一个伴随非线性、时滞以及惯性的复杂过程。自抗扰控制(ADRC)是在PID控制的基础上发展而来的一种非线性控制方法。一方面,其继承了传统PID控制思想的优点,即结构简单,不依赖被控对象的数学模型;另一方面,其运用扰动的估计补偿功能来提升控制器的抗扰能力,使其在控制各种具有不确定因素的实际过程时鲁棒性更好。首先,本文在介绍了面源黑体的温控需求后对其建立了近似的数学模型,并通过得出的数学模型进行温度控制的研究。介绍了PID与非线性PID的基本原理并进行仿真研究。接下来详细介绍了ADRC的基本原理,并说明其特点和相比于其它控制方法的优势。在实际应用ADRC的过程中,对参数0b进行改造,从而提高小误差时的响应速度,降低过渡过程时间。另一方面,为了平衡控制输入大小与扰动估计速度,防止扰动估计的饱和现象发生,提出了一种基于扰动估计分离的自抗扰控制算法—SEADRC。然后,设计和搭建了面源黑体温控系统实验平台。介绍组成控制系统的各硬件的基本参数和原理,围绕Compact RIO控制器进行控制系统的硬件选型和组网。使用Lab VIEW软件的图形化编程进行ADRC算法的数字离散化实现。最后,基于搭建的实验平台进行面源黑体的温控实验。在验证了控制算法的鲁棒性的基础上比较SEADRC与传统的ADRC的控制效果,从而验证其有效性。接下来分别使用传统PID控制和非线性PID控制进行温控实验并与本文提出的SEADRC进行比较,进一步验证SEADRC的温控品质。实验结果表明,ADRC算法能够有效的提高面黑体辐射源的温控品质,温度稳定性达到9 mK/10 min,并且有着更强的抗扰能力。

关键词：自抗扰控制面源黑体估计分离温度控制 PID

一种基于面源黑体的某型红外动态模拟靶标研制

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宇航计测技术 2017年第2期37卷 10-17页

作者：刘莎王占涛汪涛林森王锴磊北京航天计量测试技术研究所北京100076

基于某型导引头对目标体红外辐射特性和运动特性的仿真需求,研制了基于面源黑体的红外动态模拟靶标,用于模拟无穷远处的设定目标与背景温差,以及目标体在视场中的动态变化。介绍了该红外动态模拟靶标的基本原理、主要组成以及硬件系统... 详细信息

基于某型导引头对目标体红外辐射特性和运动特性的仿真需求,研制了基于面源黑体的红外动态模拟靶标,用于模拟无穷远处的设定目标与背景温差,以及目标体在视场中的动态变化。介绍了该红外动态模拟靶标的基本原理、主要组成以及硬件系统设计和软件实现情况,并对其红外成像辐射特性以及动态性能指标进行了实验验证。

关键词：面源黑体红外靶标辐射特性模拟温度

面源黑体用于8μm^9.4μm波段的大气透过率测试

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科技创新与应用 2014年第18期4卷 20-21页

作者：王浩王海风中国飞行试验研究院陕西西安710089

文章分析了被测目标的红外辐射特性、大气组分对红外辐射能量的吸收特性,针对现场实际测试环境,利用面源黑体和长波红外热像仪测试了在8μm^9.4μm波段内大气透过率的平均值,提升对目标测试的精度。

关键词：面源黑体目标长波红外特性大气透过率

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面源黑体红外辐射面均匀性测量研究

光学学报 2013年第B12期33卷 128-130页

作者：韩顺利罗文健胡为良王瑞霞韩清瑶中国电子科技集团公司第四十一研究所山东青岛266555

面源黑体在红外光学系统及测试仪器的研制过程中有着广泛的应用。面源黑体红外辐射的均匀性直接影响整个测试和校准系统的可靠性和准确性。针对面源黑体红外辐射面均匀性的测试需求，提出了一种基于高分辨率、高精度红外辐射测温和实时... 详细信息

面源黑体在红外光学系统及测试仪器的研制过程中有着广泛的应用。面源黑体红外辐射的均匀性直接影响整个测试和校准系统的可靠性和准确性。针对面源黑体红外辐射面均匀性的测试需求，提出了一种基于高分辨率、高精度红外辐射测温和实时校准的面源黑体红外辐射均匀性测量方法。实验证明该方法可以满足测试精度的需求，能够为面源黑体在均匀性校正中应用提供参考依据。

关键词：测量辐射面均匀性面源黑体红外辐射

基于ARM的常温面源黑体精密温度测控技术研究

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基于ARM的常温面源黑体精密温度测控技术研究

作者：辛舟西安工业大学

学位级别：硕士

本文的主要研究对象是常温面源黑体,它作为一种红外标准辐射源广泛的应用于社会生产生活的各个领域。在民用方面主要用于检测和校准各种型号非接触式红外热成像仪器。在军品方面,主要用于在红外设备研制中的检测和校准,包括红外搜索、... 详细信息

本文的主要研究对象是常温面源黑体,它作为一种红外标准辐射源广泛的应用于社会生产生活的各个领域。在民用方面主要用于检测和校准各种型号非接触式红外热成像仪器。在军品方面,主要用于在红外设备研制中的检测和校准,包括红外搜索、探测设备,远距离侦察和火控系统等武器装备研制过程中的检测和校准,并用于第三、四代红外焦平面阵列器件的检测与校准。本文的研究内容以ARM芯片为主控系统对常温面源黑体精密温度测量和控制技术进行了研究。本文介绍了面源黑体发展背景和应用前景,并对常温面源黑体测控系统的各环节进行可行性分析。分析内容包括：温度传感器和温度传感器驱动方式、温度测量电路、数据采集电路、TEC驱动及TEC的控制方式等。论文主要介绍了温度测量系统及其校准、ARM的软件环境设置及与ADC通信的主要函数、数字滤波、常温面源黑体的控制方法研究。提出了分别以恒流源驱动PT100和热敏电阻两种传感器作为温度探测传感器对常温面源黑体进行精密温度测量的方法。实现了对纳伏级温度的微弱信号的探测,并运用多种模式控制算法实现对常温面源黑体的高精度控制。达到了常温面源黑体测量分辨率为0.001℃,控制稳定性为±0.005℃

关键词： ARM 面源黑体温度测控热敏电阻 PT100 PWM TEC