8mm波段外差时序多色仪实验

诊断托卡马克及其他磁约束聚变装置等离子体电子温度分布的有效手段之一是测量其电子迴旋辐射谱。现在世界上各聚变实验室为此所使用的谱仪有两大类:一类是时序谱仪,其中有扫频外差接收机和各种扫描干涉仪(如法-玻干涉仪,迈克尔逊干涉仪等);另一类是多色仪(如光栅光谱仪)。谱仪的频率范围一般在毫米波和亚毫米波段。对时序谱仪的要求除具有一定的频带宽度和接收灵敏度外,最主要的是扫描速率(指完成一幅给定谱宽的测量所需的时间T_t)。目前以返波管为本振的扫频外差接收机扫描速率最高。如60—90GHz扫频仪,T_t=1—10ms。各种扫描干涉仪则由于采用机械扫描,速率较低。     

基于MODIS数据的卫星辐射特性研究

本文提出了一种结合MODIS数据产品和MODTRAN模型的典型地形条件空间目标红外辐射特性计算方法.考虑了地形条件和大气环境对空间目标的红外辐射特性影响,应用MODIS 3级陆地,海洋,冰雪圈数据产品得到全球温度分布,地形特征分布,将温度及地形条件代入MODTRAN计算得到地表-目标的辐亮度,进而计算目标的外热流以及表...     

双负媒质结构改善Ku波段天线辐射特性

基于负介电常数和负磁导率产生原理,采用金属细线和裂环谐振器结构,针对12.5 GHz频率开展双负媒质结构设计。通过特殊边界条件下S参数计算以及Nicolson-Ross-Weir方法,完成等效参数的提取,获得介电常数、磁导率、折射率实部均为负值,且折射率接近于0的左手材料特性。将双负媒质结构加载于Ku波段圆锥喇叭口面进行仿真优化,提高天线增益2.17 dB,在11~13 GHz频带范围内,加载天线的增益均有所改善。实验结果表明,口面加载双负媒质结构后,天线增益提高1.51 dB,后向辐射减小5.7 dB,辐射特性获得了明显改善。     

双负媒质结构改善Ku波段天线辐射特性

基于负介电常数和负磁导率产生原理,采用金属细线和裂环谐振器结构,针对12.5 GHz频率开展双负媒质结构设计。通过特殊边界条件下S参数计算以及Nicolson-Ross-Weir方法,完成等效参数的提取,获得介电常数、磁导率、折射率实部均为负值,且折射率接近于0的左手材料特性。将双负媒质结构加载于Ku波段圆锥喇叭口面进行仿真优化,提高天线增益2.17 dB,在11~13 GHz频带范围内,加载天线的增益均有所改善。实验结果表明,口面加载双负媒质结构后,天线增益提高1.51 dB,后向辐射减小5.7 dB,辐射特性获得了明显改善。     

基于毫米波辐射特性的水面植被检测方法

针对采用3mm波段辐射计对水面植被辐射特性进行检测的问题,在研究分析了水面的亮度温度和水面植被的介电特性的基础上,采用相干法建立了水面植被辐射特性的多层介质模型,与3层介质模型相比,仿真结果与实验数据更加吻合,表明多层介质模型能更精确地模拟水面植被的辐射特性。通过实验得出,在不同的入射角下,水面植被亮温相比水面亮温均有上升,说明水面相比植被具有亮温低、冷目标的毫米波辐射特征,可利用毫米波辐射特性监测区域内水面植被。     

多方位/多波段地球临边紫外成像仪辐射特性研究

针对多方位/多波段临边紫外成像仪的结构特点及辐射定标的难点,提出了一种分割仪器视场定标再整合定标数据的方式。通过比较仪器全视场与分割视场照明条件下探测器相同像素点输出值的大小,得出各视场之间的相互影响量基本在仪器自身的测量重复性误差1%之内,从而证明了分割视场定标方式的可行性。对临边紫外成像仪分割视场定标结果显示,紫外290、310、355nm三个波段的合成标准不确定度分别为3.93%、3.90%、3.84%,符合目前遥感仪器紫外波段辐射定标不确定度3%~5%的范围。临边紫外成像仪分割视场定标方式的成功实施为解决超大视场以及更加复杂的遥感仪器辐射定标提供了新的指导。     

大气折射对可见光波段辐射传输特性的影响

折射是影响辐射传输的重要因素. 为分析大气折射对辐射传输的影响, 基于Monte Carlo方法, 给出了考虑大气折射的矢量辐射传输模型, 实现了均匀气层和耦合面处光子随机运动过程的模拟, 实现了直射光及漫射光Stokes矢量、偏振度和辐射通量等参数的计算. 在考虑和不考虑大气折射两种条件下, 验证了模型的准确性; 在纯瑞利散射条件下, 讨论了大气折射对不同方向漫射光Stokes矢量的影响; 在不同太阳天顶角、大气廓线、气溶胶及含云大气条件下, 分析了大气折射对辐射传输过程的影响. 结果表明: 大气折射对漫射光Stokes矢量的影响主要体现在天顶角70°–110°区间, 且随着太阳入射角增大, 其影响更为显著; 不同大气廓线情形下, 大气折射对Stokes矢量的影响不一致, 其原因是不同大气廓线对应的折射率廓线存在差异. 含云及含气溶胶大气条件下, 大气折射对辐射传输的影响变弱, 沙尘型及海盐型气溶胶条件下, 折射对辐射传输的影响强于可溶型气溶胶情形; 不同形状气溶胶条件下, 大气折射对辐射传输的影响也存在显著差异; 不同云高条件下, 大气折射对漫射光Stokes矢量的影响无显著差异, 但随着云光学厚度增大, 大气折射的影响减弱.     

大气传输特性对目标与背景红外辐射特性的影响

本文对影响大气红外辐射透过率和大气自身的红外辐射因素及计算方法进行了讨论，利用大气传输特性分析软件－LOWTRAN7分析计算了大气红外辐射的透过率和大气自身的红外辐射，并讨论了大气辐射与吸收对目标与背景红外辐射特性的影响，对利用理论模型得到的目标与背景红外辐射图像进行了修正，获得了比较接近实际的红外模拟热图像。     

掺杂对氧化铝粒子辐射特性的影响

本文分析了广杂质以及掺杂形态对固体发动机尾喷焰内Al2O3粒子辐射特性的影响.利用Bruggeman有效介质珲论研究了Al2O3粒子掺杂不同体积的炭黑后等效光学常数随温度的变化规律,考虑了粒子在熔点附近相态的变化,重点研究掺杂量对吸收指数的影响规律,发现随着含炭量增加,吸收指数逐渐增大.以米氏理论为基础研究了不同尺寸的含炭黑Al2O3粒子吸收因子的变化情况,发现在某一粒子尺寸参数(x=πD/λ)和复折射率组合下吸收因子的数值会出现峰值.     

电阻阵列红外场景投射器的辐射特性研究

介绍了 64× 64元金属氧化物半导体MOS场效应晶体管式电阻阵列红外场景投射器 ,并对其辐射特性进行了研究。包括光谱输出特性、光谱等效温度、输出的非均匀性、温度分辨率等。通过分析 ,给出电阻阵列红外场景投射器性能改进意见。     

膨胀石墨与箔条的3毫米波RCS特性对比

基于有限长度、有限电导率圆柱状导体的电磁散射,利用矩量法建立膨胀石墨RCS的计算公式,计算膨胀石墨及石墨干扰弹的平均RCS并测试石墨干扰弹及箔条弹的RCS.结果表明:膨胀石墨对3毫米波具备一定的散射能力,半径为0.12 mm、长度为1.5 mm的单个膨胀石墨粒子平均RCS为0.8676 mm².在干扰材料质量相同的情况下,箔条的RCS是膨胀石墨的7.4倍,膨胀石墨难以对制导武器实施箔条式的诱饵欺骗干扰.     

利用土壤的近红外光谱特征测定土壤含水量

以新疆玛纳斯县不同质地土壤(砂壤土、粉粘壤土和粘土)室内光谱反射率作为研究对象,采用包络线去除法对土壤光谱曲线进行处理,与土壤含水量进行相关分析并建立模型。结果表明：不同质地土壤光谱反射率大小依次为：粘土>粉粘壤土>砂壤土;砂壤土、粉粘壤土和粘土分别以田间持水量20.01%,24.10%和30.43%为临界点,在低于该临界点范围内含水量与反射率呈反比,在高于该临界点范围内含水量与反射率呈正比;在1 390～1 623 nm波段内,土壤含水量与光谱归一化反射率有较好的负相关,并达到显著水平,所建立的土壤含水量预测模型R2值达到0.8以上,模型平均相对误差为10%。结果表明,建立不同质地土壤含水量光谱预测模型可以较准确反映土壤含水量,其快速、无损、准确的优点,为测定土壤含水量提供了一种新方法。     

The Distortion Characteristics of a Pulse Wave Propagating through Fog Medium at Millimeter Wave Band

When a pulse wave propagates through fog, the effects of distortion, being severer at millimeter wave band, is caused by fog because of its dispersive property. The transfer function of a pulse signal is obtained by the theory of radio wave propagation; the complex envelope is deduced by the solution of Fourier integral. The broadening and compressing effects of a pulse wave are discussed. The variations of distortion effects with pulse-width, propagation distance and visibility of fog are found. As an example, the simulating and calculating results of distortion effects for Gaussian pulse at millimeter wave band are given.     

典型光谱吸收模型对静止轨道毫米波辐射分析

为分析我国未来拟发展的高轨静止卫星毫米波大气辐射特征,选择最佳模拟其毫米波辐射的光谱吸收线库方案,选取了三种基于典型光谱吸收线库逐线吸收模型(毫米波传播模型(M PM)、罗氏模型(ROS)和高分辨率分子吸收传输模型(HITRAN)),针对拟新增的静止轨道毫米波探测频率424 GHz,分析了三种大气吸收模型模拟该频率大气...     

地面积水与装甲目标毫米波被动探测信号差异研究

以往毫米波被动探测中以平面金属目标代替立体金属目标(如装甲目标),而平面金属目标的探测信号又和地面积水的探测信号非常相似,所以导致这三种目标难以分辨。针对这一问题,从毫米波被动探测平面金属、积水、装甲目标探测信号的基本理论出发,通过建立目标模型、推导天线温度计算模型,仿真得到了这三种目标的探测信号,查找信号差异并分析总结了造成差异的根源。仿真结果证实了分析的正确性和有效性,为地面装甲目标识别算法的研究提供了必要的理论支撑和分析依据。     

基于Landsat 8 OLI数据的玉米冠层含水量反演研究

植被含水量是作物长势好坏的指示因子,利用遥感技术及时准确监测植被含水量对农业生产、作物估产和干旱状况评价具有重要意义。基于新一代对地观测计划Landsat 8 OLI传感器(Operational Land Imager,陆地成像仪),评价其植被含水量反演的能力与局限性。首先,利用ProSail冠层模型模拟冠层光谱反射率数据集,分析OLI传感器的植被含水量敏感波段以及土壤背景对各波段反射率的影响,然后利用基于Landsat OLI影像计算的植被水分指数和2013年6月1日—8月14日期间采样的植被含水量数据,比较12种植被水分指数与地面实际采样的植被含水量的相关性,评价估算植被含水量的最佳植被水分指数。结果表明：OLI传感器的红、近红外和两个短波红外对植被含水量敏感,其中近红外波段最为敏感;在低植被覆盖度时,土壤背景反射率的太阳辐射将达到光谱传感器影响植被水分指数与植被含水量之间的关系,利用ProSail模拟干湿土壤背景反射率结果也表明土壤背景对植被冠层反射率的影响很大;引入优化土壤调整植被指数(OSAVI)去除土壤背景对植被水分指数的影响;在12种植被水分指数中,MSI2与植被含水量的拟合关系最好(R2=0.948),植被含水量的平均拟合误差为0.52 kg·m-2;在植被生长晚期即植被含水量大于2 kg·m-2时,各植被水分指数出现饱和情况,植被含水量的估算结果不佳。     

Volt-Watt Sensitivity of Semimetal BiSb Film Thermocouple Sensors in the 8 mm Wavelength Range

The paper considers the experimental and analytical data on volt-watt characteristics of metal-semimetal BiSb film point contacts in 8 millimeter wavelength range. Analytical expressions have been obtained for the volt-watt sensitivity and the resistance of the metal-semimetal BiSb film point contacts. A thermoelectric millimeter wave range detector has been designed on the basis of the sensors; the performance is illustrated by experimentally determined volt-watt relations.     

基于高光谱特征与人工神经网络模型对土壤含水量估算

土壤含水量(θ)是影响作物生长和作物产量的主要因素之一。旨在评估基于光谱特征参数的各种回归模型估算土壤含水量的精度,并比较人工神经网络(BP-ANN)和光谱特征参数模型的性能。2014年在室内获取砂土和壤土的土壤含水量和光谱反射率数据。结果表明：(1)当砂土容重为1.40 g·cm-3时,900～970 nm最大反射率和900～970 nm反射率总和估算θ达到极显著水平(R2超过0.90);容重为1.50 g·cm-3时,用蓝边最大反射率和900～970 nm反射率总和估算θ相关性最好(超过0.70);容重为1.60 g·cm-3时,780～970 nm反射率总和与560～760 nm归一化吸收深度的R2均超过0.90,达到极显著水平;容重为1.70 g·cm-3时,900～970 nm最大反射率和900～970 nm反射率总和的R2为0.88,呈极显著水平。(2)当土壤类型为壤土时,用900～970 nm最大反射率和900～970 nm反射率总和估算θ相关性最好。(3)蓝边反射率总和(R2=0.26和RMSE=0.09 m3·m-3)和780～970 nm吸收深度(R2=0.32和RMSE=0.10 m3·m-3)估算砂土的含水量相关性最好。在估算壤土的含水量时,900～970 nm最大反射率(R2=0.92和RMSE=0.05 m3·m-3)与900～970 nm反射率总和估算模型的精度最高(R2=0. 92和RMSE=0.04 m3·m-3)。(4)用人工神经网络模型能够更好地估算两种土壤的含水量(R2=0.87和RMSE=0.05 m3·m-3)。因此,人工神经网络模型对θ估算具有巨大的潜力。     

Experimental Study on Wave Characteristics of Stilling Basin with a Negative Step

Stilling basin with a negative step is an important structure in hydraulic systems, because it can avoid atomization and decrease scouring problems. Although stilling basins with a negative step have attracted much attention from researchers, few researchers have focused on the wave characteristics. In this research, an experimental study on the wave characteristics of stilling basins with a negative step was carried out. The wave height, average period, wave probability density and power spectrum along the flow direction of different stilling basins with a negative step were described based on the wave theory, and the results indicate discharge and step height have a significant effect on the wave characteristics. The relationships between the different characteristic wave heights, and the empirical formula for the relative characteristic wave height are obtained. Finally, the dimensionless standard deviation at the end of the stilling basin with a negative step is linearly related to the flow-energy ratio and the relative step height under B-jump.     

水窗波段反射式偏振光学元件的设计和制作

水窗波段是软X射线进行生物活细胞显微成像的最佳波段,因此对于水窗波段偏振光学元件的研究有着非常重要的意义。用菲涅耳公式计算出在水窗波段内不同材料组合对应不同波长的最大反射率,模拟分析了多层膜周期和表界面粗糙度对多层膜偏振光学元件性能的影响。用超高真空磁控溅射镀膜设备,制作出2．40nm、3．00nm和4．30nm波长处W／B4C多层膜偏振元件,并用X射线衍射仪对元件的周期厚度进行了测量,得到的测量结果与设计值偏差很小,可以进行实际应用。为水窗波段反射式偏振光学元件的研究提供了理论依据,同时也为相应偏振光学元件的制备确定了合适的工艺参量。