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水雾的近、中红外消光性能研究

葛琦  
【摘要】:雾对于各类军用红外设备性能的发挥,对于民用交通的安全与效率,都有着重大的影响。本文重点研究了水雾的近、中红外消光性能,并结合典型地区雾的实测数据进行了数值模拟和验证工作。 本文提出并建立了雾滴的近、中红外光学模型。依据Mie散射理论编写了用于计算雾滴消光性能的Matalb程序,结合霾粒子的复折射指数具体计算了各类雾滴模型的消光效率因子。计算结果表明:雾滴在消光性能方面既不同于湿性霾粒子,也不同于水滴。只有当凝结核的半径小于外包水球半径的40%时,雾滴才可以当作纯水球处理。 本文综合分析了典型地区雾的实测数据,根据这些实测数据拟合出雾滴尺寸谱函数。根据消光系数的计算公式编写了Matlab程序,结合雾滴尺寸谱计算了典型地区雾的消光系数和能见度,计算结果与实测结果相当吻合。证明了理论模型和计算方案的正确性和有效性。 根据描述光传输方程的Beer_lambert定律,本文计算了雾在整个近、中红外波段的消光系数,并选取七个代表性的波长具体计算了红外水雾透过率。结果表明:水雾透过率并不是波长的单调函数,在11.5μm附近波段有着相对较大的透过率。这些结论为红外设备雾天工作波段的选择和军用红外烟雾的研制工作提供了理论依据。本文还讨论了雨对近、中红外消光的影响,结果表明:雨对近、中红外和毫米波这两个波段的消光效果比较类似;而雾对近、中红外的消光则比它对毫米波的消光强许多。这些结论对于复杂天气状况下多波段信息融合工作具有参考价值。


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