基于大氣傳輸模型的動(dòng)態(tài)目標(biāo)紅外成像仿真(編輯修改稿)
2025-07-19 02:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 片形式，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的位置，可以標(biāo)識(shí)出那些與發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)件相連的面片，我們首先計(jì)算這一部分面片的表面溫度。對(duì)于其余面片，則通過(guò)熱擴(kuò)散方法來(lái)求得其溫度分布。對(duì)底盤面片進(jìn)行傳熱分析，其熱交換示意圖如圖2所示。分別考慮了通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)件傳導(dǎo)的熱量，周圍環(huán)境輻射的能量，環(huán)境空氣的對(duì)流換熱，及其輻射到環(huán)境中的熱量。在平衡態(tài)下，每一個(gè)面片可以得到如下的能量平衡式： （5）圖2，底盤面片的熱交換示意圖式中：為周圍環(huán)境輻射的熱量，如太陽(yáng)、地面等的輻射。在本文中僅考慮了太陽(yáng)的輻射，；為由發(fā)動(dòng)機(jī)傳導(dǎo)而來(lái)的熱量；為輻射到環(huán)境中的熱量，是發(fā)射率；為對(duì)流的熱量，是對(duì)流換熱因子；為汽車所處的環(huán)境溫度；為底盤表面溫度。對(duì)于通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳導(dǎo)的熱量，可以由傅立葉定律求得： （6）式中，是發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)熱熱量，是表面片相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的有效面積；為發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，為為底盤面片的溫度。為傳導(dǎo)熱阻。底盤面片相對(duì)于內(nèi)熱源的等效傳導(dǎo)熱阻為： （7） （8）式中：為表面片面積；為表面片相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的有效面積；為內(nèi)熱源中心到表面片中心的距離；為表面片法向與發(fā)動(dòng)機(jī)表面法向的夾角；為金屬結(jié)構(gòu)件的導(dǎo)熱系數(shù)。由斯蒂芬—波爾茲曼定律和熱平衡方程（6），我們可以得出一個(gè)基于內(nèi)熱源得導(dǎo)熱模型： （9）由于實(shí)際目標(biāo)并不是理想的黑體，而是灰體，此時(shí)用表示目標(biāo)的黑度，它與目標(biāo)表面材料屬性有關(guān)。由（9）式即可確定與發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)金屬結(jié)構(gòu)件相連的表面片的溫度值，然后它們沿底盤表面向周圍面片進(jìn)行熱擴(kuò)散。三、紅外輻射的大氣吸收模型由文獻(xiàn)[2]可知，在對(duì)紅外分子光譜的研究中，已經(jīng)測(cè)得多種分子吸收（發(fā)散）光譜譜線和譜帶的強(qiáng)度及波數(shù)，根據(jù)氣體分子吸收譜線的波數(shù)和強(qiáng)度，可以從理論上計(jì)算大氣傳輸中氣體分子對(duì)紅外輻射的吸收。假設(shè)以表示波長(zhǎng)，則功率為的單色輻射在大氣中傳輸時(shí)，因氣體分子的吸收和散射導(dǎo)致衰減，由于吸收和散射對(duì)輻射衰減的相對(duì)值都與輻射所通過(guò)的距離成正比，因此有： （10）其中是大氣的吸收系數(shù)，是散射系數(shù)，而稱為衰減系數(shù)。 將（10）積分，可得 （11）式中，是處的輻射功率，而是輻射在大氣中傳輸距
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