烟幕全遮蔽能力的理论与实验研究
发布时间：2020-11-03 16:57
本课题来源于齐齐哈尔建华机械研究所和国家自然科学基金重点项目(编号:50336010)的一部分,目的是研究烟幕形成以后的遮蔽能力和有效遮蔽面积,并研制全遮蔽能力检测系统,以便针对烟幕遮蔽的目标实现有效识别,为电子干扰提供仿真技术、理论模型以及实验平台。 烟幕干扰是应用最为广泛的一种光电无源干扰方式,它通过在空中施放大量气溶胶微粒,来改变光辐射的大气传输特性,从而掩盖要保护的目标。由于烟幕的消光机理研究是烟幕技术发展的基础,因此西方国家(特别是美国)发展烟幕器材非常重视基础理论研究。国内对于现代烟幕技术的研究起步较晚,对烟幕技术的研究工作主要建立在大量实验的基础上,对烟幕消光机理方面的探讨还比较少。由于基础研究工作的缺乏,使得我国烟幕的理论研究处于落后状态,烟幕材料的选择缺乏理论指引,配方往往靠实验与经验确定,这在一定程度上限制了我国烟幕技术的发展。 发烟剂的全遮蔽能力值TOP(Total Obscuring Power),是国内外烟幕技术领域表征发烟剂生成的烟幕对人眼视觉产生遮蔽能力的特征参数。但是影响烟幕遮蔽能力的因素是非常复杂的,测试环境的湿度、温度、时间以及烟幕的沉降速度等因素都会影响TOP的测量结果。论文主要围绕烟幕遮蔽能力的测量与评价,结合烟幕对可见光全遮蔽能力检测系统的研制,对该系统所涉及的全遮蔽能力测量原理、测量方法、光散射理论、测量模型及测量不确定度等内容进行了深入地研究,主要完成了以下几方面的研究工作: 1.烟幕遮蔽特性研究。详尽分析了烟幕对人眼、微光成像系统、被动红外成像系统以及成像制导系统的遮蔽效果,并针对烟幕的透过率模型、吸收系数模型、全遮蔽能力计算模型进行了分析比较。 2.烟幕全遮蔽能力检测系统设计。基于辐照度测量法以人眼视觉对比度阈值为基准研制烟幕全遮蔽能力检测系统。在温度26℃、相对湿度60%的条件下对磷烟幕的TOP进行了检测,所得到的测试结果与经验值相比较误差小于4%。 3.不同粒径分布情况下,烟幕可见光全遮蔽能力测量结果分析。不同烟幕成分、相对温度、湿度以及烟幕形成时间、状态等因素都会影响烟幕的粒径分布,进而影响烟幕粒子的有效吸光面积和有效散射面积。针对不同的粒径分布模型和计算结果,利用Mie理论进行建模,提出了TOP对不同粒径分布的响应函数,进而提高了检测系统的针对性和测量结果的可靠性。 4.对1-3μm、3-5μm、8-14μm三个红外波段以及10.6μm激光的TOP数学模型的扩展应用和参数检测。考虑到随着防红外烟幕技术的发展,针对目前许多研究人员积极探寻红外辐射穿透烟幕能力的现状,以及本测量系统的局限性,对烟幕可见光全遮蔽能力检测系统进行红外波段的扩展和试验研究。 5.烟幕图像有效面积边缘检测算法研究。通过分析目标与背景的辐射特性,计算所获得红外图像的信噪比;利用形态生态学的方法,实现了烟幕有效遮蔽面积的计算,并进行了仿真试验。 本论文的研究内容为分析烟幕配方以及发展高效能的烟幕干扰材料提供了理论基础,在进一步完善理论模型和提高系统精度的基础上,可以推进统一表征烟幕遮蔽能力的工作,进而制定出发烟剂遮蔽能力的测试标准。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2008
【中图分类】：X51
【部分图文】：
图 1-2 干扰烟幕Fig.1-2 Smoke screen践证明，价值几百美元的烟幕剂，就可以使价值几千乃至几十万上的武器装备失去作用[13,14]，因此，烟幕是一种高效费比的技术手段电对抗中最实用、最有效的手段之一[15,16]。外，通过对烟幕基本参数的分析，也可以为诸如火灾救援烟幕检测画设计、烟幕成分分析等应用领域提供一定的基础理论模型和仿真灾救援烟幕检测应用：火灾是各种灾害中发生极具破坏力且最频繁动。烟幕颗粒粒径分布和浓度的动态变化是影响感烟火灾探测器响参数，是影响火灾中有毒气体承载与传播的重要因素。中国科技大、袁宏永、马绥华等人简化了烟颗粒粒径分布动力方程，应nt 方法求解烟颗粒凝团的布朗凝并方程，得到火灾烟颗粒粒径分布变化的 FDS-Moment 模拟解，及随燃烧烟气动力粘性系数、温度变凝并速率函数[17]。
所谓的二值图像就是指灰度只取“1”和“0”两个值的图像。在二值形态学变换中，可以把一幅图像称为一个由一批值为“1”或“0”的像素构成的集合，组成图像的点称为集合的元素。对于二值图像而言，习惯上认为取值为“1”的点集对应于景物中的物体，而取值为“0”的点集构成背景。这类图像的集合是直接表示的。定义 3 结构元素结构元素 B，是 Zn空间或其子空间上的一个集合，一般有一定的几何形状，如圆、正方形、有向线段等。结构元素常常包含原点，其尺寸也远远小于被考察的图像。在数学形态学的各种运算中，结构元素的选择对于我们能否有效的提取图像有关信息至关重要。这里需要再次提到的是在选择结构元素时，一般要注意两个原则：结构元素有凸性结构元素在几何结构上比原图像简单，且有界。结构元素在形态滤波中的作用类似于数字图像处理中的“滤波窗口”或邻域处理中的“模板”，但其功能要比“滤波窗口”和“模板”强得多。常用的基本结构元素如图 3-2 所示，其中●表示原点。
图 3-8 典型烟幕云团红外图像Fig.3-8 IR image of typical smoke cloud论，我们知道根据热图上任意点的温度可以上寻找特征点，即满足遮蔽率要求的界限点但是由于图像中温度变化复杂，需要应用多首先在选取多方位结构元素 1-3 的基础上，，滤波后的结果如图 3-9 所示。
【引证文献】
本文编号：2868841
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2008
【中图分类】：X51
【部分图文】：
图 1-2 干扰烟幕Fig.1-2 Smoke screen践证明，价值几百美元的烟幕剂，就可以使价值几千乃至几十万上的武器装备失去作用[13,14]，因此，烟幕是一种高效费比的技术手段电对抗中最实用、最有效的手段之一[15,16]。外，通过对烟幕基本参数的分析，也可以为诸如火灾救援烟幕检测画设计、烟幕成分分析等应用领域提供一定的基础理论模型和仿真灾救援烟幕检测应用：火灾是各种灾害中发生极具破坏力且最频繁动。烟幕颗粒粒径分布和浓度的动态变化是影响感烟火灾探测器响参数，是影响火灾中有毒气体承载与传播的重要因素。中国科技大、袁宏永、马绥华等人简化了烟颗粒粒径分布动力方程，应nt 方法求解烟颗粒凝团的布朗凝并方程，得到火灾烟颗粒粒径分布变化的 FDS-Moment 模拟解，及随燃烧烟气动力粘性系数、温度变凝并速率函数[17]。
所谓的二值图像就是指灰度只取“1”和“0”两个值的图像。在二值形态学变换中，可以把一幅图像称为一个由一批值为“1”或“0”的像素构成的集合，组成图像的点称为集合的元素。对于二值图像而言，习惯上认为取值为“1”的点集对应于景物中的物体，而取值为“0”的点集构成背景。这类图像的集合是直接表示的。定义 3 结构元素结构元素 B，是 Zn空间或其子空间上的一个集合，一般有一定的几何形状，如圆、正方形、有向线段等。结构元素常常包含原点，其尺寸也远远小于被考察的图像。在数学形态学的各种运算中，结构元素的选择对于我们能否有效的提取图像有关信息至关重要。这里需要再次提到的是在选择结构元素时，一般要注意两个原则：结构元素有凸性结构元素在几何结构上比原图像简单，且有界。结构元素在形态滤波中的作用类似于数字图像处理中的“滤波窗口”或邻域处理中的“模板”，但其功能要比“滤波窗口”和“模板”强得多。常用的基本结构元素如图 3-2 所示，其中●表示原点。
图 3-8 典型烟幕云团红外图像Fig.3-8 IR image of typical smoke cloud论，我们知道根据热图上任意点的温度可以上寻找特征点，即满足遮蔽率要求的界限点但是由于图像中温度变化复杂，需要应用多首先在选取多方位结构元素 1-3 的基础上，，滤波后的结果如图 3-9 所示。
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 章艳;多相流颗粒浓度测量中的标定技术研究[D];西安工业大学;2013年
本文编号：2868841
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