一种新的热红外图像生成方法研究

针对目标与背景热红外辐射特性的描述是否精确将直接影响到红外导引头对目标的发现、识别和跟踪水平，在分析热红外图像再现技术原理的基础上，按照所需再现热图像的灰度分布特征制成相应透射水平的热图底片，提出了一种利用不同透射能力涂层生成热图像的方法。借助热红外图像再现实验和图像相关系数算法，证明该方法能较好地再现目标以及背景的热红外辐射特征和细节。它不仅可用于热红外导引头和热成像仪性能的检测及评估，同时也为军用目标的热红外隐真和示假方法提供了一种新的技术途径。     

红外光谱辐射的绝对测量方法研究

本文探讨自发参量下转换双光子场的产生机理，研究了基于自发参量下转换相关双光子绝对测量红外光源辐射功率的原理和方法。     

微型红外辐射探测芯片的设计及实验研究

针对太阳辐照度测量仪器高性能及微型化的要求,研究了一种绝对辐射计的关键器件——微机电系统(MEMS)微型红外辐射探测芯片.该芯片以在红外宽光谱范围内具备高吸收率的镍磷黑膜层吸收辐射,以高机械性能、高热导率且绝缘的金刚石材料作为基片,利用集成的薄膜电阻丝进行电加热等效.制备的镍磷黑红外吸收膜层的表面具有较多无规则微孔,其...     

Tm3+离子掺杂氟铝酸盐玻璃红外及上转换光谱性质

制备了Tm^3 掺杂氟铝酸盐玻璃，以实测的吸收光谱使用Judd-Ofelt理论详细计算了Tm^3 在氟铝酸盐玻璃中的光谱参数，在此基础上研究了Tm^3 离子掺杂氟铝酸盐玻璃的上转换光谱性质和红外光谱性质。研究表明：在800nm激光二级管激发下，1.45μm（^3F4→^3H4)荧光浓度猝灭要明显强于1.77μm（^3H4→^3H6)荧光；在655nm激发下上转换荧光主要是由单个Tm^3 离子的步进二光子吸收过程所致。     

同位素燃料驱动型MEMS热电动力芯片的传热和能量转换效率问题研究

放射性同位素衰变释放的能量为MEMS热电动力芯片提供热源,可以制造出微型能源供应单元,从而为MEMS 提供一种理想的高性能、长寿命的微电源。本文通过建立平板形及圆柱形动力芯片的传热模型并求出理论解,分析了RTG- chip同位素热源的尺度及结构对其温度和热电转换效率的影响规律。     

超表面结构MEMS红外超窄带光源研究

针对常用的MEMS红外光源是类灰体光源,存在发射光谱范围比较广的问题,提出一种基于表面等离子体的超表面结构,将其覆盖在MEMS光源上实现一种有选择性、高发射率的窄带光源.还提出了一种改进的集总等效电路模型,通过模型能够比较准确地计算出超表面中结构尺寸对光源中心频率、带宽以及发射率的影响,探究了该结构中各个尺寸的改变对光...     

CaS∶Eu,Sm红外上转换薄膜光谱性能分析

为研究红外上转换材料CaS∶Eu,Sm的光谱性能,搭建了实验平台,对其荧光谱、红外激励发光谱(上转换发光谱)、红外激励谱、荧光余辉衰减曲线、红外激励发光衰减曲线进行了测试.实验结果表明:CaS∶Eu,Sm可被450~550nm的光激发,荧光激发波峰位于470nm,红外响应波段为800~1 600nm,红外激励波峰为1 200nm.     

飞艇红外探测系统探测高超声速目标性能研究

以X-51A为例,研究了飞艇红外探测系统对临近空间高超声速目标的探测性能。首先,根据飞行器的飞行状态和飞行高度建立了临近空间高超声速目标不同波段的红外辐射特性模型,以及随高度变化的目标背景红外辐射强度模型;其次,综合考虑飞行器与飞艇高度、地球曲率及红外辐射在大气中传播的波段选择性等因素,建立了红外辐射在临近空间大气中传播的透过率模型;在此基础上,建立了飞艇红外探测系统对高超声速目标的探测距离模型。通过仿真得到了临近空间高超声速目标在不同飞行状态下3个波段的红外辐射强度随目标飞行高度变化的曲线,以及飞艇红外探测系统对飞行器在不同飞行状态下3个红外辐射波段的探测能力。研究结果表明:飞艇红外探测系统对高超声速目标的有效探测距离可以达到百公里量级;当飞行器飞行状态一定时,随着飞行器飞行高度的增加,系统对目标的探测距离先增大后减小;与长波波段相比,中短波波段的探测距离更大,并给出了临近空间飞艇应尽量布置在海拔高度大于18 km的高空中的部署建议。     

舰船目标红外图像特性研究

针对成像型反舰导弹所获红外图像的特点,分析了舰船目标和海天背景的红外辐射特性,得知舰船目标红外图像有一重要特征-海天线,它可以确定目标的所在区域。为了舰船目标的跟踪定位,对舰船目标红外图像中的海天线特征进行研究,提出一种基于预处理和直线拟合法提取海天线特征的算法,首先对图像进行边缘检测得到梯度图像,进而二值化并细化,最后利用Hough变换提取海天线。结果表明,在低对比度和有云团干扰的情况下,该算法与改进的直线拟合法相比,能够有效地、准确地提取舰船目标红外图像中海天线特征。     

热光伏能量转换器件的热力学极限与优化性能预测

受不可逆损失的影响,热光伏能量转换器件在高品位热能回收与利用方面受到限制.本文揭示不可逆损失来源,提供热光伏能量转换器件性能提升方案.利用半导体物理和普朗克热辐射理论,确定热光伏能量转换器件在理想条件下的最大效率.进而考虑Auger与Shockley-Reed-Hall非辐射复合和不可逆传热损失对光伏电池的电学、光学和热学特性的影响,预测热光伏器件优化性能.确定功率密度、效率和光子截止能量的优化区间.结果表明:相比于理想热光伏器件,非理想热光伏器件的开路电压、短路电流密度和效率有所降低;优化热光伏电池电压、光子截止能量和热源温度,可提升器件的功率密度和效率.通过对比发现理论与实验结果较一致,所得结果可为实际热光伏能量转换器件的研制提供理论指导.     

基于改进的条件生成对抗网络的可见光红外图像转换算法

针对当前基于条件生成对抗网络的红外图像生成算法中红外生成图像纹理细节信息差和结构信息差的问题,提出了一种基于改进的条件生成对抗网络的红外图像生成算法。首先,基于ConvNext改进了生成网络,在生成网络解码部分通过添加残差连接增强了解码部分对编码部分提取的图像深层特征的利用;其次,生成网络采用UNet网络架构,增强了对图像底层特征的利用;最后,对抗网络通过对生成图像特征的一阶统计量（均值）和二阶统计量（标准差）的损失计算,进一步改善了红外生成图像的灰度信息和纹理细节信息。与现有典型红外图像生成算法的对比实验结果表明,该方法能够生成质量更高的红外图像,在主观视觉描述和客观指标评价上都取得了更好表现。匹配应用实验表明,该算法在可见光图像与红外图像异源匹配任务中体现了较好的应用价值。     

低碳化学品火焰红外光谱辐射特性研究

低碳化学品火灾事故风险高、危害极大,探究低碳化学品火焰光谱特性对探测识别该类火灾危害污染意义重大,但目前国内外对大型低碳化学品火灾事故产生有毒、有害的硫化物（SO_X）和氮化物（NO_X）气体等相关研究较少。通过搭建1.2～12 μm红外波段火焰光谱测试实验平台,对二硫化碳、92#汽油和酒精进行5,14和20 cm三种不同燃烧尺度火焰光谱测试,探究火焰燃烧尺度对高温火焰分子辐射光谱的影响。随着燃烧尺度的增大,火焰辐射强度增强和特征波段出现增宽现象。分析5 cm 燃烧尺度下四种典型化学品中液化天然气（LNG）、丙烯腈、乙腈和95#汽油不同的火焰光谱特征。通过用傅里叶变换红外光谱仪测量高温黑体炉的不同温度,对火焰光谱信号进行辐射定标,得出准确的辐射定标系数,从而得到高温火焰分子发射的辐射亮度值。并且与HITRAN数据库模拟大气压1 atm、温度1 300 K单一的SO₂,H₂O,CO₂和NO₂分子辐射光谱进行对比分析。其中高温火焰分子光谱主要有7.3～7.6,8.7和4.0 μm SO₂波段、1.8～2.1和6.4 μm H₂O波段和4.2～4.6 μm CO₂波段,以及2.5～2.9 μm H₂O和CO₂共同波段。高温NO₂气体未达到红外光谱仪的检测限,通过HITRAN数据库模拟可知6.0～6.4,3.4和2.4 μm NO₂波段。为了进一步区分各种化学品火焰光谱,对定标后的火焰光谱信号进行归一化处理,用db2小波基函数进行6层分解得到高频部分近似系数和低频部分的细节系数,通过对比不同化学品高温火焰光谱的近似和细节系数的差异。结果表明,二硫化碳火焰光谱特征和小波分析的化学品火焰光谱特征,可作为区分低碳化学品与油料重要依据,并为后续遥感探测低碳化学品特征污染物、组分浓度反演以及识别评估其污染危害奠定重要基础。     

一类电子俘获型红外可激发材料光学性能研究

测试了硫化助熔剂法制备的电子俘获型红外可激发材料Ｅｕ，Ｓｍ∶ＣａＳ和Ｃｅ，Ｓｍ∶ＣａＳ的激发光谱、红外激励光谱、荧光光谱及红外上转换发光光谱等，结果表明：这类材料不仅具有红外上转换及光存储功能，而且具有光谱响应范围广、可在室温下工作以及造价低等优点，是一类很有发展前途的光学功能材料。     

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。     

傅里叶变换红外光谱曲线的数据转换研究

为将打印纸质的傅里叶变换红外光谱图转化为数字光谱,测试了玉米黄质样品的傅里叶变换红外光谱,在光谱保存为数字光谱的同时也通过打印机打印出光谱曲线。使用扫描仪把打印出纸质的光谱转化为计算机储存的图像,对图像进行旋转调整,图像识别软件把图中的光谱曲线转换为数字光谱。对比从打印光谱中提取的数字光谱和直接保存的数字光谱,发现它们在吸收峰的位置上十分接近,最大偏差为0.85cm^-1,光谱的相关系数达到99.78%。研究表明该方法可以快速准确的把打印光谱图转换为数字光谱,为从老式傅里叶变换红外光谱仪的测试结果中获得数字光谱提供了一种便捷的方法。     

温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响

随着全球资源的减少和环境的恶化,节能减排已成为人们关注的焦点,具有保温隔热功能的低辐射玻璃成为研究的热点。提高玻璃保温隔热性能最有效的方法就是在其表面涂覆低辐射率层。原材料丰富、导电性能好、可见光透过率高等优势使得Al掺杂ZnO (AZO)薄膜成为最具潜力的低辐射率层。系统研究了温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响,分析了变化机理。首先研究了在一定的温度下持续一段时间后,AZO薄膜的红外比辐射率的变化情况。然后研究了在变温环境中红外比辐射率的变化情况。采用直流磁控溅射法在室温下玻璃基片上沉积500 nm厚的AZO薄膜,将薄膜放到马弗炉中进行热处理,在100～400 ℃空气气氛下保温1 h,随炉冷却。采用X射线衍射仪对AZO薄膜进行物相分析,采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌变化。利用四探针测试法测量AZO薄膜的电阻率,采用红外比辐射率测试仪测试薄膜红外比辐射率, 可见分光光度计测量可见光谱。测试的结果表明,薄膜热处理前后均为六角纤锌矿结构,(002)择优取向。300 ℃及以下热处理1 h后,(002)衍射峰增强,半高宽变窄,晶粒尺寸长大。随着热处理温度的升高,薄膜的电阻率先减小后增大,200 ℃热处理后的薄膜具有最小的电阻率(0.9×10-3 Ω·cm)。热处理温度升高,晶粒长大使得薄膜电阻率降低。热处理温度过高,薄膜会从空气中吸收氧,电阻率下降。薄膜的红外比辐射率变化趋势和电阻率的一致,在200 ℃热处理后获得最小值(0.48)。自由电子对红外光子有较强的反射作用,当电阻率低,自由电子浓度高的时候,更多的红外光子被反射,红外辐射作用弱,红外比辐射率小。薄膜的可见光透过率随着热处理温度的升高先减小后增大,200 ℃热处理后的薄膜的可见光透过率最小,但仍高达82%。这种变化是由于自由电子浓度变化引起的,自由电子对可见光有很强的反射作用。选取未热处理和200 ℃热处理后的样品进行变温红外比辐射率的测量,将样品放在可加热的样品台上,位置固定,在室温到350 ℃的升温和降温过程中每隔25 ℃测量一次红外比辐射率,结果表明,在室温到350 ℃的温度范围内,AZO薄膜的红外比辐射率在升温过程中随着温度的上升而增大,在降温过程中减小,经过整个升、降温过程后,薄膜的红外比辐射率增大。     

红外滤光片低温光谱特性研究

低温光谱是红外滤光片一项重要的考核参数，采用傅里叶光谱仪测试了红外滤光片在安装滤光片架前后的常温和85K低温光谱，同时利用有限元分析方法模拟了85K的红外滤光片安装滤光片支架前后的形变和应力，分析和比较了试验结果，为进一步优化红外滤光片的可靠性设计提供了参考。     

红外光谱图像技术及其在生物学研究中的应用

文章介绍了红外光谱图像技术;介绍了用焦平面阵列检测器、步进扫描傅里叶变换光谱仪、红外显微镜、分束器构成的红外光谱图像硬件系统及信息提取的软件方法;给出了用红外光谱图像分析猴脑组织中蛋白质和磷脂差异、残留在人胸部组织中的硅酮、水稻叶片等３个在生物学研究中的应用实例;指出了红外光谱图像技术进一步的发展方向是采用同步辐射作为光源、依靠数学算法提高分辨率和发展空间化学计量学来提取空间信息     

衰减全反射红外光谱法快速检测沥青性质的研究

沥青质量的优劣直接影响路用性能和公路寿命。其中蜡含量、软化点和针入度是沥青三大重要指标,其分析过程繁冗耗时。提出了一种快速准确的沥青性质检测方法。实验共收集了220个已依照标准方法JTJ052-2000获得蜡含量、软化点和针入度标准值的沥青样品,采用偏最小二乘法(PLS)建立其红外光谱定量模型,交互验证标准偏差(SECV)分别为0.13,0.88,3.18,预测标准偏差(SEP)分别为0.14,1.06,3.90,小于标准方法的再现性偏差,任意选取不同厂家所生产的3个样品进行重复性测试,均满足标准方法的精密度要求。该方法具有重复性好、分析速度快,操作简单,可显著提高沥青的分析效率,在沥青质量检测与评价领域有着光明的应用前景。