制冷型探测器在不同大气条件下红外搜索系统作用距离计算问题

1、制冷型探测器在不同大气条件下红外搜索系统作用距离计算问题已知条件：1、制冷型探测器：35四30四（像元） 像素：320 x2402、35pm波段在海面情况下（分别针对喷气式飞机和舰艇）传输透过率分析。（晴朗和浓雾）3、能量计算（探测距离）（1）海面对空20km，喷气式飞机，翼展30m（2）海面20km，舰艇 （3）相对孔径、透过率4、非制冷型红外探测器光学系统参数:f=30180； F： 2.1；透过率：T70%求晴朗和浓雾大气条件下红外搜索系统作用距离。解：搜索系统的作用距离方程为:S K/T T DD *b 11 U4Fgf)2 一Un其中：I:红外辐射强度大气透过率T 0 :光学系统透过

2、率D :通光口径D *:探测率a :信号过程因子F : 光圈数颂:系统带宽：视场角n信噪比对于制冷型波段在3-5日m, 30u （像元）分辨率为 320 x 240 f=180mm=18cm F=2.1 晴朗时 T=25 C RH=90%1）通过查阅红外技术知在3-5日m波段范围内，飞机的辐射强度13 5 =483.49 #,2）大气透过率为大气中水蒸气透过率与大气中CO2中透过率的乘积即Ta=Th20 -T%相对湿度为空气中试样水蒸气含量与饱和时水蒸气含量比值经查表知25 C饱和水蒸气的质量为p =22.80贝V p =P XRH = 22.80X20 = 4.56徽又因为高度为h的水平距离

3、X所具有的透射比等于长度为X 0的等效海平面上透射比即其中P：高度为h处的大气压强对CO2系统k=1.5。P0：平面上的大气压强 k：常数对HO系统k=0.52又因为根据已知有h=10km d=20km水平距离 X=,. d2 _ h2 =,.202 -102 =1/3 km 经查表得 当h=10km时对于HO系统:2k=0.518对于CO2系统:k=0.141根据以上数据可求得对于水蒸气全路程可凝结水的毫米数为rPFI0 H 2O=4.56 x 17.32 x 0.518 = 40.911mmW = p - X = p - X -H 2。经查表可得在3-5 u m范围内，可凝结水毫米数为40

4、.911mm的透过率对所有数值进行加和取平均H 2O(晴朗) =(孑 +T +T +T +T20 )/20=0.001+0.029+0.084+0.233+0.509+0.768+0.883+0.922+0.961+0.961+0.940+0.922+0.883+0.824+0.623+0.465+0.334+0.233+0.172+0.0375) /20=0.539对于CO2的等效海平面的水平距离为r m-kPn IXCO = X K=13.72 X 0.141 = 2.442km0 CO2经查表可得在3-5 u m范围内，海平面水平距离为Xc。的CO2的透射率的平均值为：T（晴朗）= +t

5、 + L +t +t ） = （1 + 1+1+0.875+0.993/2） /20CO2 23.24.95.0 J 202=0.823T （晴朗）=?（晴朗）-T （晴朗）aH20co=0.539 X 0.823 =0.444有浓雾时：经查表得T=30。时，饱和空气中水蒸气质量为30.04 V，- m 3PW = pS - RH则水蒸气全路程可凝结水的毫米数为W = % - X 0 H 2O“S -RH - X -H 20=30.04 x 0.9 x 17.32 x 0.518=242.561mm可凝结水的毫米数为242.56mm的透过率平均值为经查表可得在3-5um波段范围内T_（-4.0

6、 +TT（浓雾）=2+ T+T +）=（0 + 0 + 0 + 0.004 + 0 +。），20 = 0.3603对于C09的透过率，2由于海平面的水平距离没有改变则T没有改变（浓雾）=0.823则T（晴朗）=TCO2C2则有浓雾的大气透过率:Ta （浓雾）=T （浓雾）.T co2 （浓雾） =0.3603X0.823 =0.297由公式F = f可得，D0八f /18cm D =8.571cm0F2.1q b = 30 x 320m 乂 30 x 240m = 0 0021 f / f /180mm180 mm取信号因子a = 0.67系统宽带Af =26.12X 103H信噪比匕=5 z un1D* = 1.3 x 1011 cm H 2 W -1Z则晴朗时搜索系统的作用距离为S 冗h t DD*b i 1 u4F(W)2 一 un3.14 x 483.49 x 0.444 x 0.7 x 0.571 x 1.3 x 10ii x 0.67 i =J214 x 2.1 x (0.0021 x 26.18 x103)2 x5=35.765km在浓雾时搜索系统的作用距离为S 兀It t DD *b 1 1 u4F(wAf)2 一 un3.