红外伪装技术
伪装技术
伪装技术(一)伪装的基本原理伪装是与敌侦察作斗争的基本手段。
侦察的目的是要探测和识别各种军事目标,而伪装则是尽量保护这些军事目标的暴露征候,使其不被对方的侦察所发现。
伪装的基本原理:防光学侦察的原理是消除和降低目标与背景之间的色彩和亮度上的差别,达到伪装目的。
防红外侦察的原理是消除和降低目标与背景之间的反射红外线的差别,达到伪装目的。
防雷达侦察的原理是消除和降低目标与背景之间的反射雷达波的差别,达到伪装目的。
(二)现代伪装方法现代伪装技术主要有遮蔽、融合、示假、规避四种。
1.遮蔽技术遮蔽技术又称遮蔽隐真技术,是把真目标遮蔽起来,不让敌发现和识别的技术。
遮蔽技术在高技术局部战争中是反侦察和对付精确制导武器最有效的方法之一。
遮蔽技术可分为两个种类:(1)迷彩伪装遮蔽迷彩遮蔽是用涂料、染料和其它材料改变目标和背景的颜色、图案所实施的伪装。
(2)人工遮障人工遮障又叫人工遮蔽,是利用各种制式伪装器材对目标进行伪装的一种方法。
人工遮障通常由遮障面和支撑构件组成。
支撑构件由竹木或金属支架、控制绳等组成。
按其用途和外形不同分为:伪装网遮障和烟雾遮障。
2.融合技术融合技术指减小和消除目标与背景的差别,使目标融合于背景中的技术。
例如,单个士兵可用油彩涂抹皮肤的暴露部位,在钢盔和衣服上披上麻皮,抹上涂料和编插新鲜植物,以求得与周围背景近似或相融合。
融合技术主要分为:(1)防光学侦察融合技术该技术的实质就是要降低或消除目标与背景的对比度,其途径是将传感器所要接收目标信号的强度降低或使背景的信号强度增强,以便使目标和背景的反射或辐射强度相接近。
(2)防雷达侦察融合技术防雷达侦察融合技术有如下几种方法:一是采用角反射器。
二是运用龙伯透镜反射器。
三是采用偶极子反射体。
(3)防红外侦察融合技术防红外侦察的融合技术,是通过适当的方式把热红外目标乔装打扮,使其与背景具有相似的表面特征,也就是使伪装后的红外目标与背景的反射特性、热辐射特性和表面结构相一致,使热红外目标完全融合在背景当中的技术。
数字近红外伪装检测技术
数字近红外伪装检测技术1.数字近红外伪装检测技术传统的近红外伪装检测技术照相成本高、难度大、冲洗不便,数字相机(包括数字摄像机)的出现及其技术水平的不断进步,为近红外伪装检测提供了更便利的实现手段—数字近红外伪装检测。
数字近红外伪装检测就是利用数字相机(包括数字摄像机)采集目标和背景的近红外数字图像并做数据处理后输出,作为目标近红外伪装效果评估的依据。
数字相机(Digital Camera or DC包括数字摄像机 Digital Vidicon or DV)的主要功能是拍摄普通彩色图像,或者说可见光图像(和人眼通常观察的一致)。
其核心感光元件CCD或者CMOS(见图1)的感光范围一般为400nm ~1200nm,其中700nm~1200nm之间的光谱区域就是通常所指的近红外区,故采用CCD/CMOS成像的数字影像设备理论上都能够对近红外产生与可见光同等的感光响应。
这成为数字近红外检测的技术基础。
图1 数字相机中的CCD感光芯片由于CCD光电器件宽泛的光谱响应范围会造成拍摄影像和人眼(人眼只能对处于400nm~700nm光谱段的可见光敏感)观察的可见光影像之间的差异(对景物色调、色饱和度、亮度、对比度等方面有不同程度的影响,景物在可见光和近红外波段的光谱特性不尽相同),为了消除近红外对可见光成像的影响(IR Contamination ),生产商普遍在其数字相机的镜头和CCD间加装了一个红外截至滤镜(ICF IR cut Filter,见图2),其作用就是阻挡或衰减进入感光元件CCD上红外线和紫外线,使CCD实际上只能感应到可见光或者大大降低其对近红外波段的敏感度,使得设备的整体光谱响应特性基本与人眼相近,从而使设备最终形成的彩色影像和人眼看到的影像一致(光谱响应的微量补偿调整通过设备图像处理芯片中的白平衡软件来处理)。
图2 数字相机中的红外截至滤镜(ICF)如果能够将数字相机中的ICF移除或者ICF的效率并不高,使得数字相机在近红外波段仍具有足够高的敏感性,那么在镜头前加装一块红外通过滤镜IPF(Infrared Pass Filter),将可见光滤除,这时CCD 接收到的只有近红外,在满足相机曝光和聚焦的光线强度下可以生成较纯粹的近红外数字景象图像。
红外伪装原理
红外伪装原理红外光是指可见光红端与微波间的电磁波,波长约为0.75UnI至100OUnI间。
在军事应用上,红外光主要分为波长为0.75Unl至3ιIm的近红外和波长为3um至14UIn的热红外两个波段。
红外探测主要是采用目标和背景之间红外辐射特征的差异来进行的,即目标和背景之间在表面温度和放射率上的差异,而且这些差异的分布是打算红外探测效率的主要因素。
因此,红外伪装的目的是通过伪装使目标的红外辐射特征与背景全都,即减小或消退目标与背景间的红外辐射差异,破坏被伪装物的形状,从而达到伪装和躲避红外探测的目的[4]。
这可通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、汲取目标的红外辐射能量,使红外探测设施难以探测到目标。
由史帮芬一玻耳兹曼定律W=E。
丁知,物体红外辐射能量不仅取决于物体的放射率,还取决于物体的温度。
放射率相同的物体,由于温度的不同,而在红外探测器上显示出不同的红外图像。
鉴于通常人体目标的辐射强于背景,所以一方面可通过降低人体着装的表面红外放射率来降低人体目标的红外辐射能量,另一方面可通过降低人体衣着表面温度,使其表面温度尽可能接近背最温度,从而降低人体目标与背景的热辐射对比度,减小人体目标的被探测概率。
对于传统意义上的红外伪装服,通常人们采纳转变目标的表面放射率的方法来进行设计生产,即对纺织材料经过肯定的纺织、染整加工和特别的产品设计,使其成为具有特别性能的伪装材料。
在实际应用中,通常采纳对一般纺织材料制成的伪装服表面进行红外伪装涂料的涂层加工,并采纳特别的服装设计来制造红外伪装服同时由于红外伪装服的使用环境较为恶劣,涂料简单脱落,影响其伪装效果,可见,仅通过对红外伪装服进行涂层加工降低放射率及对织物进行特别结构设计,红外伪装效果并不会很抱负。
地面机动目标的红外伪装技术探讨
型红 外伪装 技 术 。
2 路面 机动 目标 及所处 路面 背景 的红轮胎 在转 动过程 中由于和驱 动
作者简介 : 吕相银( 9 8一) 男 , 士研究生 , 17 , 博 主要研 究方 向为
身 由于处 于运动 状 态 , 红外 伪 装 要 比静 止 目标 伪 其
仪测 试 的路面 温度 特 征 , 以看 出路 面 温 度起 伏 不 可
大 , 图 1的实 验结 果相 符 。 与
装 困难 得 多 。本 文从 实验 测试 车辆行 驶 中的红 外辐 射特 征和所 经历 的路 面 背景 的红 外 辐射 特 征 人 手 , 分析 了路 面机 动 目标 红外 伪 装 的难 点 , 分 析传 统 在
ta ii n r r d c mo fa e tc oo y,t e di c ly o nr r d c mo fa e frt e go d ma e v rtr e s na rdt on i a e a ul g e hn lg f h f u t fi a e a ul g o h r un n u e a g ti a — i f lz d. The he n w y e i fa e a o lg e hn l g ri p  ̄a tma e v rng go d t g t s p tfr r nd ye n t e t p nr r d c m uf e tc oo f m o n n u e a y o i r un a e si u o wa d a r t x rme ti n . he e pe i n sdo e
光电对抗: 收 稿 日期 :060 -7 2 0 -31
由 Pac l k公式 、t a—oz n n Se nB |man定律 等 热 辐射 f t
热红外隐身技术与人体伪装
。一般情况下, 人体着装时的温度在 $! %$$- 左右, 裸体时
可降低 ! % $- 左右。由维恩位移定律 (!! . !’+/ " , ・0) 可 & ! 知, 辐射主波长约为 + %(( 处于红外波段。 &, ! 在可见光波段 (* " ) % * " / , 威胁人体的主要是人眼和电 &) ! 视传感器。新一代红外导弹采用的是焦平面阵列, 其中包括硅 材料 (* " ) % ( " ( , 铂硅 (( % # , ($ % # & 波段) & 波段) 1234 &波 ! ! ! 段) , (( %# 。红外搜索与跟踪 ( 1;39) 系统大多工 56789: & 波段) ! 作在 $ %# ( <=1;) 传感器主要 & 和 ’ % () & 波段上。前视红外 ! ! 用于目标捕获, 包括探测与识别。主要采用 ’ %(! & 的 56789: !
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式中: — —物体的辐射发射量; !— — —物体的比辐射率; !— — — —斯蒂芬 ’ 玻耳兹曼常数; ! — —物体的绝对温度; "— — —普朗克第一辐射常数; +" — — —普朗克第二辐射常数; +. — 应是深沉、 朴素、 含蓄、 稳重、 端庄、 中庸、 安适、 平静、 整洁、 考究 等主题情调。 随着生活的不断丰富, 社交场合、 休闲场合的扩展, 观念上 的更新, 未来将使中老年服装的主题情调更加五彩缤纷。
万方数据
第 $( 卷 ・ 第!期 ! ! ! 上海纺织科技 ! ! ! 产品研究! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !**$ 年 ) 月・ 由式 (!) 可以看出, 目标的红外隐身主要是减少第一项的 各项取值, 即应包括三方面的内容, 一是改变目标的红外辐射 特性, 即改变目标表面的发射率; 二是降低目标的红外辐射强 度, 即通常所说的热抑制技术; 三是调节红外辐射的传播途经 (包括光谱转换技术) 。 因此人体的热红外隐身, 可从以下几个方面加以考虑。 !"! !"!"" 改变目标 (人体) 红外辐射特性技术 改变红外辐射波段 一是使目标的红外辐射波段处于 外成像探测, 服装上需要涂敷具有不同发射率的涂层, 以达到 红外热图迷彩效果。 #"! 背景的影响 人体的红外特征是由人体及其直接背景之间的差别或反 差所产生的。在自然界中, 太阳和大气是特别值得注意的背 景。地面的红外线一部分来自太阳辐射, 一部分来自地面自身 辐射。室温物体 (如人体) 的辐射光谱, 其极大值在 (* 辐 & 处, ! [#] 射对比度极大值在 ’ 处, 太阳辐射的极大值在 处 。 & * " # & ! ! 近红外波段 (* " /’ %! " / 的红外辐射主要来自太阳辐射, 而$ &) ! (或目标) 的自身热辐射。 %() & 红外辐射则来自地表 ! 对于非成像传感器来说, 当目标的总体辐射降低到与背景 相匹配时, 就可使这种传感器失去作用。理论上, 应使对比度 降低到相当于传感器内部噪声电平的某个电平上。这里还需 要考虑不均匀背景对非成像传感器的作用以及杂波的影响。 对于成像传感器能够看到目标的细节, 所以对目标特征可用其 图形特征来定义。可分辨的目标特征与背景强度的平均值及 大小与目标细节相比的杂波强度的变化量有关。背景空间的 光谱及强度的特征, 对目标特征生产及特征抑制是很重要的。 通过选择适宜的不同辐射率的涂料并进行图案设计, 可使 目标热象形成图像分割效应, 消除目标热象的典型轮廓特征, 降低热象仪的识别能力, 取得良好的热红外隐身效果。 #"# 热红外辐射的传播 红外辐射在传播中遵循光的折射与反射定律, 具有色散、
浅谈近红外伪装技术的发展现状及趋势
浅谈近红外伪装技术的发展现状及趋势郭家齐;张志刚;胡泽斌;闫焕敏【摘要】近红外伪装技术在现代化战争中的重要性日益凸显。
在阐述其原理的基础上,研究了近红外伪装技术的主要方式,包括近红外伪装涂料和近红外伪装染料。
分析了近红外伪装技术未来的发展趋势,如完善现有技术缺陷、开发多功能伪装技术、提升伪装效果评价能力以及追求伪装效果与环境保护并重等。
%In the modern wars, the significance of near infrared camouflage technology becomes more and more obvious. This paper, based on expounding the principle, researches major ways of near infrared camouflage technology including near infrared camouflage coatings and near infrared camouflage dyes. With the development of near infrared camouflage technology, it is analyzed that trend of the technology is developing towards perfecting existing technical defects, developing multipurpose camouflage technology, improving camouflage effect evaluation and paying equal attention to camouflage effect evaluation and environmental protection.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2016(038)002【总页数】6页(P96-101)【关键词】近红外;伪装技术;近红外伪装涂料;近红外伪装染料【作者】郭家齐;张志刚;胡泽斌;闫焕敏【作者单位】空军工程大学机场建筑工程系,陕西西安 710038;空军工程大学机场建筑工程系,陕西西安 710038;空军工程大学机场建筑工程系,陕西西安710038;空军工程大学机场建筑工程系,陕西西安 710038【正文语种】中文【中图分类】TN219;E951.4随着现代侦察技术和精确制导武器在战场上的广泛应用,传统的可见光伪装技术已不能满足需求,大多数发达国家的军队均不同程度地装备了各种红外侦察器材,比如像增强器、弱光电视系统、星光镜、武器瞄准器以及各类夜视装具[1]。
基于数字图像处理算法的红外伪装效果综合评价
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军事中的基于短波红外的伪装技术与伪装评判的研究
军事中的基于短波红外的伪装技术与伪装评判的研究在现代信息战争中,伪装与侦察向来是相联系而存在,相斗争而发展。
反伪装或者说是伪装效果评价,是反应伪装技术成果的一个重要部分。
不论是反伪装还是伪装都依赖于光谱成像技术的发展,光谱成像技术是通过采集图像进行像素化处理后,对每一段的像元进行短波带的光谱检测从而对比出结果的方法。
物质的内在物质结构决定了其发光光谱的唯一特殊性,因此根据物质自身属性的不同,就可以通过鉴别光谱信息来进行分辨。
也可以通过比较采集的大数据库里的光谱信息与实际观测光谱的差异信息来发现、识别目标,以此作为伪装效果评价的一种有效手段。
二、光谱成像识别技术红外伪装主要是指中长波红外伪装,主要用在3-μm和8-1μm这两个波段。
因此,根据表1所示我们可以利用辐射源和光阴极的光谱匹配系数制作出一种可以发射出与环境光匹配系数接近的设备。
针对主要检测波段,在需要伪装物体表面实施伪装手段,达到伪装目标特殊光谱的目的。
通过使用迷彩伪装。
通过特殊迷彩材料发射出特性环境下的不同红外短光波,使得目标在晴天、夜晚等天气环境下,在草地、湖泊,沙漠,城市等地理环境的红外短光波环境中,达到混淆检测器“视听”的目的。
从而实现,军事、侦查等工作中,消失在敌方视野中的效果。
制作伪装层达成伪装目的。
应用在军事或侦查行动中,利用特殊的干扰仪器,安置在物体或者目标周边,改变目标周边的短红外光波环境,可以很好的实现在可见光与红外光波段中的电子眼隐形。
伪装层进行伪装目标红外光谱模拟,运用到了红外干扰技术。
针对在运用热红外探测的探测器中普遍以200nm带宽,中心波长为μm、μm、μm的红外探测组合波进行探測的现象。
伪装层可以使用干扰源等滤光分光手段,改变物体外部红外光环境。
三、基于短波红外的伪装技术与伪装评判利用短波红外达成的伪装技术短波红外的红外辐射在大气窗口中主要有μm、3-5μm、8-14μm 三个波段,其中短波红外是指μm波段,而3-5μm 和8-14μm这两个波段分别是中波红外和长波红外。
红外伪装的评价原则V3
红外伪装的评价原则热成像系统依靠探测目标自身与背景的辐射差别来发现、识别目标。
而红外伪装则是要设法减小目标与背景之间的辐射差别。
由于目标的辐射能力与其温度和表面材料的发射率有关,热成像系统的温度、空间分辨能力是有限的,加之人眼的分辨能力是一定的,这就为红外伪装提供了可能。
目标与背景之间的辐射差别和和热成像系统的实际性能决定了红外隐身的难易程度,因此红外隐身应该以目标、背景特性和热成像系统的实际性能为原则。
目标与背景的辐射差别可以用其等效黑体温差来表示,目标与背景的等效黑体温差减小到一定程度就能够起到红外隐身的作用。
另外,如果目标等效热图尺寸减小到一定程度,即使目标与背景的等效黑体温差较大,热成像系统也不能识别目标,便也能起到红外隐身的作用。
全面反映热成像系统总体性能的参数是最小可分辨温差MRTD ,它同时反映仪器的温度、空间分辨能力,计入了系统各个环节对仪器性能的影响,并且与目标的正确判读概率相联系,因而能够代表仪器的观察能力。
热成像系统的MRTD 是实验室参数,在实际应用中可以用一条指数曲线拟合,美军《野战手册》中采用下式:sTT MRTD()MRTD e βf f = (1)式中,T f 为目标的空间频率,单位为周/mrad ;βs 为垂直方向的瞬时视场角。
T f 可由下式表示:T nRf H=(2)式中,R 为观测距离,单位为km ;H 为真实目标宽度,单位为m ;n 为视觉探测等级所要求的线对数,按照强生准则,发现级别时n =1。
当系统用于实际目标探测时,目标特性和环境条件并不满足实验室的标准条件。
因此,必须对MRTD 进行修正。
如果不考虑目标不同形状和不同判读等级要求以及背景温度起伏这几个实际使用条件对热成像系统性能的影响,把仪器的实验室MRTD 值变成实际中的MRTD '值,则换算关系可以写成()s TT MRTD e βf f ' (3)式中,m 为等效图案中每根线条的长宽比,可由下式计算得到:2nLm H=(4)n=1时,L 和H 分别是真实目标的长度和宽度。
红外伪装涂料的研究探讨
摘要:本文介绍了红外伪装涂料的作用机理,概括了影响红外伪装涂料的颜料及粘合剂;综述了国内外红外伪装涂料的特性及其研究现状并展望了红外伪装涂料的发展前景。
关键词:红外伪装;涂料;影响因素;研究进展0 引言随着现代侦察技术的飞速发展与完善,各种军事重要目标、特殊装备等面临着日趋严重的威胁。
传统的可见光伪装技术已经远远不能满足需求。
针对该问题,世界各国已经成功研制出了许多先进的伪装技术,其中红外伪装涂料以其制造方便、成本低廉、坚固耐用、施工方便等优势在伪装中占有重要的地位。
1 红外伪装涂料的原理在0K以上的溫度下,一切物体均会辐射红外线。
但是由于空气中存在二氧化碳、氧气、水等极性分子,处于极远红外区域的红外线会被空气吸收,只有波长正常处于“大气窗口”,即3~5μm、8~14μm区域的红外线能在大气中无阻碍传播。
而其中8~14μm波段为热成像的重要波段[1]。
目前,红外探测主要有两种探测方法:一是点源探测;二是成像探测,利用目标与背景的红外辐射差别通过成像来识别目标。
因此,实现目标红外伪装,应设法使目标热图与背景热图相似,使目标在红外热图像上看与背景相融合。
由斯蒂芬-玻耳兹曼定律及发射率定义,一个物体在全波长范围内发射的辐射出射度为:。
式中:W为物体的总辐射出射度,σ为玻耳兹曼常数,ε为物体的发射率,T为物体的绝对温度。
温度相同的物体,由于发射率的不同,在红外探测器上会显示出不同的红外图像。
另一方面,为降低目标表面的温度,红外伪装涂料在可见光和近红外还具有较低的太阳能吸收率和一定的隔热能力,以使目标表面的温度尽可能接近背景的温度,从而降低目标和背景的辐射对比度,减小目标的被探测概率。
2 红外伪装涂料的影响因素目前,以降低发射率为主要目标的伪装涂料主要性能指标是:目标表面的发射率,在可见光和近红外波段的太阳能吸收率及与其它波段伪装要求的兼容性。
为此,红外伪装涂料应具有以下基本要求:(1)具有符合要求的红外发射率;(2)具有良好的热稳定性和基料结合性;(3)多频段兼容性好、结构简单、轻便坚固,成本低廉。
红外伪装技术研究进展
红外伪装技术研究进展胡杰1,2,路远1,2,候典心1,2,杨星1,2【摘要】摘要:随着红外探测技术的不断发展,红外探测器广泛地应用于各种制导武器和侦察系统,对军事目标的生存能力形成了严重威胁,因此红外伪装技术对军事目标的重要性尤为突出。
目前红外探测器主要通过对3~5 μm和8~14 μm波段的红外辐射进行探测,也是红外伪装技术需要对抗的两个红外波段。
对各类军事目标所处的背景环境分析,阐述了红外伪装技术在不同背景中的具体应用和发展情况,主要对天空背景、海洋背景和陆地背景中的目标加以分析讨论。
指出了目前红外伪装技术所面临的挑战,在此基础上,展望了红外伪装技术未来的发展趋势。
【期刊名称】激光与红外【年(卷),期】2018(048)007【总页数】6【关键词】关键词:红外伪装技术;红外探测;红外辐射;天空背景;海洋背景;陆地背景·综述与评论·基金项目:脉冲功率激光技术国家重点实验室主任基金项目(No.SKL2013ZR03);国家自然科学基金项目(No.61503394);安徽省自然科学基金项目(No.1408085QF131;No.1508085QF121)资助。
修订日期:2017-12-201 引言随着科学技术水平的不断提升,各种探测设备迅速发展。
迄今,红外探测技术主要对陆地、海洋和天空等背景下的军事目标进行探测、侦察和跟踪。
红外探测技术是对目标自身的红外辐射进行探测,目标只要高于绝对零度就会向外发射红外辐射,无法做到完全的消除。
面对红外探测设备对军事目标生存能力的严重威胁,尤其是对武器装备的保护也更加迫切,作为对抗红外探测的红外伪装技术成为了科学研究的重点对象。
由Stefan-Boltzmann定律可知,影响目标红外辐射能量的主要参数有两个,即目标表面的发射率和目标表面的温度。
红外伪装技术通过对这两个参数进行调整控制,对目标的结构材料进行设计,以减弱目标的红外辐射特性,从而实现目标与背景的红外辐射相融合,最终达到降低目标被红外探测系统识别的概率和被红外制导武器命中的概率,以提高武器装备自身的生存能力[1]。
红外伪装原理
红外伪装原理红外光是指可见光红端与微波间的电磁波,波长约为0.75um至1000um间。
在军事应用上,红外光主要分为波长为0.75um至3um的近红外和波长为3um至14um的热红外两个波段。
红外探测主要是利用目标和背景之间红外辐射特征的差异来进行的,即目标和背景之间在表面温度和发射率上的差异,而且这些差异的分布是决定红外探测效率的主要因素。
因此,红外伪装的目的是通过伪装使目标的红外辐射特征与背景一致,即减小或消除目标与背景间的红外辐射差异,破坏被伪装物的外形,从而达到伪装和躲避红外探测的目的[4]。
这可通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量,使红外探测设备难以探测到目标。
由史帮芬一玻耳兹曼定律W=εσT4知,物体红外辐射能量不仅取决于物体的发射率,还取决于物体的温度。
发射率相同的物体,由于温度的不同,而在红外探测器上显示出不同的红外图像。
鉴于通常人体目标的辐射强于背景,所以一方面可通过降低人体着装的表面红外发射率来降低人体目标的红外辐射能量,另一方面可通过降低人体衣着表面温度,使其表面温度尽可能接近背最温度,从而降低人体目标与背景的热辐射对比度,减小人体目标的被探测概率。
对于传统意义上的红外伪装服,通常人们采用改变目标的表面发射率的方法来进行设计生产,即对纺织材料经过一定的纺织、染整加工和特殊的产品设计,使其成为具有特殊性能的伪装材料。
在实际应用中,通常采用对普通纺织材料制成的伪装服表面进行红外伪装涂料的涂层加工,并采用特殊的服装设计来制造红外伪装服同时由于红外伪装服的使用环境较为恶劣,涂料容易脱落,影响其伪装效果,可见,仅通过对红外伪装服进行涂层加工降低发射率及对织物进行特殊结构设计,红外伪装效果并不会很理想。
红外伪装涂料的性能及存在问题
1 红外伪装涂料 的原理
红外成像 系统探测 的是 目标 与背景之 间红外 辐射能量的差别 。使用热红外 伪装涂料 的 目的是
材料的体 因素包括材料的厚度 、 填料 的粒径和
含 量等 。对某 些材 料 , 如红 外 线 透 明材 料 或 半 透 明
11 4 m以外的波长 ) x 。这样 目标发 出的热红外辐
射在大气传输过程 中很快衰减 而达不 到热红外探
测器 上 , 以达到 热红外 伪装 的 目的。
() 4 热转换 : 是使 目标发 出的热能通过材料 的
而提高军事 目标的生存能力。
红外伪装 的方法很多 , 主要有隐身烟幕 、 红外
1 6
涂
装
与
电 镀
2 1 年第 2期 01
红 外伪 装 涂 料 的性 能及存 在 问题
康 永
( 陕西金泰氯碱化 工有限公 司技术部 ,陕西榆林 ,1的作 用机理和影 响因素以及存在 问题 。 红外伪装涂料 ; 作用机理 ; 影响 因素 ; 存在问题
要使热红外探测器 , 特别是红外成像探测系统探测
不到或识别 不 了目标。热红外 伪装涂料 的工作 原 理可分四类。 () 1 降低 目标和背景 的辐射差 : 由于热成像系
材料 , 由于红外线能量 是在传播过程中材料 的吸收 所致 , 其发射率还与其体因素有关 。
23 材料 本 身结构 的 影响 .
21年4 01 月
晶体结构有关 。
24 温度 的影 响 .
康 永:外 装 料 性 存 题 红 伪 涂 的 能及 在问
1 7
求较高 , 目前 应用情况来看 , 从 红外涂 料存在 的主
二氧化钒在红外伪装隐身技术中的应用研究进展
2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4099·化 工 进展二氧化钒在红外伪装隐身技术中的应用研究进展嵇海宁,刘东青,张朝阳,程海峰,杨力祥(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室,湖南 长沙 410073)摘要:二氧化钒是一种具有热致相变性质的功能材料,其相变温度接近于室温,在相变温度处发生金属-绝缘体转变并伴有电阻率和红外发射率的突变,具有重要的研究价值和潜在的应用前景。
本文综述了二氧化钒的热致相变特性和相变温度的调控方法。
基于二氧化钒可以主动降低红外发射率,控制自身红外辐射强度,总结了二氧化钒薄膜和粉体在红外伪装隐身中的研究进展,并对二氧化钒用于红外伪装隐身情形进行了模拟分析。
最后提出了制备高纯单相二氧化钒纳米粉体、增加二氧化钒涂层的热致变发射率突变量、系统研究二氧化钒的中远红外特性以及实现可见/红外兼容伪装等方面是今后的发展趋势。
关键词:二氧化钒;相变;红外;伪装隐身中图分类号:TB381 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2017)11–4099–07 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0243Application advances of vanadium dioxide in infrared camouflage andstealth technologyJI Haining ,LIU Dongqing ,ZHANG Chaoyang ,CHENG Haifeng ,YANG Lixiang(Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Laboratory ,National University of DefenseTechnology ,Changsha 410073,Hunan ,China )Abstract :Vanadium dioxide is a thermochromic functional material that undergoes a reversible metal-insulator phase transition at near room temperature. This phase change is accompanied by a marked change in resistivity and infrared emissivity. Vanadium dioxide materials are of important research value and potential application prospects. Thermochromic properties of vanadium dioxide and the regulation of its phase transition temperature are reviewed. Since the infrared radiation intensity of vanadium dioxide could be controlled by reducing its infrared emissivity actively ,the research progress of vanadium dioxide thin films and powders in the infrared camouflage and stealth technology are summarized. Besides ,tha application of vanadium dioxide for infrared camouflage stealth is also simulated and analyzed. Finally ,it is proposed that the preparation of high purity single phase vanadium dioxide powders ,the increase of thermally induced emissivity changes of vanadium dioxide ,c omprehensive study of the mid-IR and far-IR characteristics ,and visible/infrared compatible camouflage will be the trends of future research .Key words :vanadium dioxide ;phase change ;infrared ;camouflage and stealth在高技术条件下的信息化局部战争中,通过信息对抗争夺制信息权如同以往夺取制空权、制海权一样,成为现代战争的焦点,而侦察监视与伪装隐身日益成为信息对抗的矛和盾[1]。
【隐创82期】基于现场测试的红外伪装效果评估方法研究(节选)
【隐创82期】基于现场测试的红外伪装效果评估方法研究(节选)编者按:随着成像技术的不断发展,军事目标的红外特性评估变得越发重要。
本文提出了一套伪装网的红外现场对比评估方法。
在本方法中,目标和背景之间的红外特性相对差异以受控的方式在户外环境中评估超过十天时间。
测试中的伪装网以相同的方式安装在实际环境中,并用红外传感器以每小时6幅图像的速率进行数据采集。
在24小时时间段内,获得每个目标和场景背景的选定部分之间的红外对比度值,天气数据与红外图像数据一起收集。
在随后的分析中,目标和选定背景之间的平均红外对比度是针对某些明确定义的时间段计算的,例如夜晚、白天和晨昏交界。
实验只分析满足天气条件要求的时间段,因为天气变化会影响伪装系统的红外响应。
关键词:伪装,热红外,目标特性管理1介绍随着成像技术的不断发展,全球的探测传感器设备价格更低、体积更小、精度更高,特征信号管理和伪装技术成为了一项至关重要的军事能力。
伪装的目的是降低传感器探测、识别的概率。
众所周知,正确管理目标特性可以显著提高军事目标的生存能力,因此,一套可靠的伪装评估方法同样重要。
然而,目标红外特性的评估方法还没有被很好地定义和描述为可重复的程序或方法。
缺乏真实可靠的红外伪装评估方法可能是由于从可见光到红外波段复杂性的增加,伪装性能不仅由表面特性(光谱反射率和图案)和形状决定,还受到目标和背景的红外特性以及一些难以控制的外部气象因素的高度影响。
评估目标伪装有效性仍然是最小化目标与其所处背景之间的对比度,但是目标红外特性的主动控制更具挑战性。
目前为止,很少有可靠的实验室测试(基于发射率、热吸收性能或其他测量)能够完全整合室内测量的伪装材料红外性能与外场相应性能之间的差距,此外,在伪装领域很少有公认的国际标准。
在这项研究中,挪威科研团队提出了一种基于目标和一些精心选择的背景区域之间的表观温度对比度δT的现场测量的红外伪装评估方法。
该方法主要是为评估地面传感器的红外伪装性能而开发的,但该概念可以扩展到其他领域。
红外动态变形伪装技术研究
关键 词 : 态 变形伪装 ; 电致 变温 ; 电致 变发射 率 ; 红 外对抗 ; 成像 制 导 动 中图分 类号 : N 7 T 96 文 献标 识码 : A 文章编 号 :o 7 2 7 ( 06 0 — 2 4 0 1o — 2 6 20 )2 0 0 — 4
I d n m i it ri n c m o fa e t c n l g R y a c d so to a u g e h o o y l
d n c R mis i o t l e h oo y t c a g te a u a e tem a ma ey d n mi l y ami I e si t c nr tc n lg o h n e h c mo f g S h r l vy o l i g r y a c l a y,
I y a c d s r o a o f g y tm ( R d n mi i ot n c t i m u a e sse l I RDDCS s g tmp rtr o t ld vc s a d I e sii )u i e ea e c nr e ie R mis t n u o n vy
ma i g c v rn a g t r m en ee td a d ta ke y R ma i yse p si l s p o osd.An k n o e g tr e s fo b i g d tc e i n c d b I i gng s t m o sb e i r p e r
武器 被 动探 测 目标 与背 景 的红 外辐 射 , 获得 目标 与 背 景红 外 热 图像 ,利用 数 字 图像处 理 技术 实现 制 导 , 具 有制 导智 能 化 、 度 高 、 精 工作 隐 蔽 、 干 扰 能 力强 、 抗 打 击距 离 远 等特 点 [。近 几场 高 技 术 局 部 战争 中 , 外 1 】 红
热红外伪装涂料研究进展及发展趋势
热红外伪装材料是指用于减弱武器系统热红外 特征信号 , 达到伪装技术要求的材料 。 热红外伪装 材料具有阻隔武器装备热红外辐射的能力 , 同时在 大气窗口波段内具有低的红外发射率[ 3] 。 按照作用 原理 , 红外隐身材料可分为控制发射率和控制温度 两类[ 4] 。
军事伪装通常采用迷彩变形方法 , 三色或四色 迷彩涂料具有不同的热红外发射率 , 使目标在热图 中呈现灰度不同的斑点 , 从而分割目标外形 , 造成敌 方识别困难 。实际背景中 , 绿色植被与裸露土壤都 具有较高的发射率 , 但在阳光照射下 , 绿色植被由于 蒸腾作用 、光合作用等 , 表面温度较低 , 呈暗色调 ;而 传统迷彩涂料在阳光照射下升温迅速 , 热红外特征 明显(图 1)。
常用的金属颜料包括片状 、颗粒状的铝粉 、铜粉 等 , 在伪装涂料中使用金属颜料可以显著降低涂层 的热红外发射率 。在相同条件下 , 片状金属粉对降 低涂层发射率的效果比颗粒状金属粉要好 。华东理 工大学国家超细粉末工程研究中心将表面包覆了一 层二氧化硅的片状铝粉用作热红外隐身涂料颜料 , 很好地解决了铝粉抗氧化性弱的缺点 , 所得涂料的 发射率仅为 0.35 。 用此类技术研制的涂料已在个 别新型装备上开始试用 , 从试用的效果来看 , 这类伪 装涂料存在以下问题 :1)利用高反射率金属铝粉为 颜料 , 虽然能够达到涂料的低发射率性能要求 , 经红 外热像仪测试 , 可以实现热红外图像分割的效果 , 但 是金属铝粉颜料的着色力强 , 难以制备出在可见光 、 近红外波段兼容的迷彩涂料 , 这种方法制备的三色 迷彩颜色与背景差别较大 , 无法满足现代武器装备 的多波段隐身要求[ 6] 。 2)金属颜料增加了对雷达 波 、可见光和激光的反射 , 不利于激光和雷达隐身 。 因此在制 备热 红 外隐 身 涂料 时 应慎 重 选 择金 属 颜料[ 7] 。
热伪装的原理
热伪装的原理
热伪装是一种特殊的伪装技术,主要通过调控目标物体的热辐射特性,使其在红外探测下难以被察觉或与周围环境融为一体。
这种技术广泛应用于军事、航空航天、安全监控等领域。
热伪装的原理主要基于热辐射和热传导的物理过程。
所有物体都会根据温度发射热辐射,这种辐射在红外光谱范围内特别明显。
红外探测器能够捕捉到这些辐射,并将其转换为可见的图像。
热伪装的关键在于调控目标物体的热辐射特性,使其与周围环境相似或难以区分。
实现热伪装的方法有多种,包括:
改变物体表面的热辐射特性:通过涂覆特殊材料或改变物体表面的微观结构,可以调控其热辐射特性。
例如,某些材料可以反射或吸收特定波长的红外辐射,从而降低目标物体在红外探测器下的可见性。
控制物体的温度:通过加热或冷却目标物体,可以改变其热辐射强度。
例如,在寒冷环境中,可以通过加热物体使其与周围环境的温度保持一致,从而降低其在红外探测器下的对比度。
利用热遮蔽物:在目标物体周围设置热遮蔽物,如热反射屏或热吸收材料,可以改变物体周围的热辐射环境。
这有助于减少目标物体与周围环境之间的热辐射差异,提高
其在红外探测器下的隐蔽性。
总的来说,热伪装的原理是通过调控目标物体的热辐射特性和周围环境之间的关系,使其在红外探测下难以被察觉或与周围环境融为一体。
这种技术在许多领域都有广泛的应用前景,如提高军事装备的隐蔽性、改善航空航天器的热保护性能等。
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常见的红外电致变发射率材料有导电高分子和三氧
化钨(WO3)。美国Eclipse Energy Systems公司生 产的Eclipse VEDTM能耗仅为0.1mW/cm,量为 5g/m,在8 m处发射率最大变化量可达0.9 。
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编号 1 2 3 4
电致变发射率器件结构 Au/NiO/Ta2O5/c-WO3/金属栅 玻璃/ITO/NiO/(AMPS/DMA)/c-WO3/硅片 玻璃/铝层/a-WO3/a-Ta2O5/c-WO3/铝制栅 玻璃/ITO/c-WO3
沙漠迷彩
变形迷彩
8
按颜料类别分,主要有以下四种: (1)铬酸铅系涂料。 (2)三氧化铬系涂料。 (3)芘四酸酐衍生物系涂料。 (4)偶氮化合物系涂料。
三氧化铬的反射率曲线
组成 三氧化铬 氧化铁黄 氧化铁红 二氧化钛 硅酸镁 硅烷醇酸树脂
质量分数 0.2282 0.0375 0.0132 0.1843 0.1320 0.3035
Al箔片(Φ =10μ m)、炭黑、 商业无色聚氨酯漆
2 3
Tschulena G (1981年)
灰色(RAL7000)ε =0.5 ε =0.16
Calvert R L (1984年) Al箔片(Φ =70μ m)0.50醇酸 树脂
4
Hugo G (1986年)
Al丁基橡胶/溶解的颜色
绿色,颜色可调, ε (3~5)μ m=0.45 ε (8~14)μ m=0.55
发射率变化范围 0.057~0.059(2~13.8μm) 0.60~0.68(1~30μm) 0.40~0.59(2~40μm) 0.261~0.589(1.5~20μm)
5 6 7
ITO 玻璃/NiVxOyHz/ZrO2/a-WO3/铝制栅 Au/RFS-WO3 Eclipse VEDTM : 聚酰亚胺 (Kapton) /RE/EC/EL/IS/TE
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隔热陶瓷材料的种类很多,但由于它主要涂敷在发
动机内壁,要求高耐温性。氧化锆陶瓷的熔点高达
3000℃以上,可以满足各种发动机对高耐温性的要
求。如美国NASA刘易斯研究所研究的氧化锆陶瓷涂
层,经在发动机上试验,其隔热效果为150℃。目
前已在F—22战斗机上应用。
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相变材料微胶囊技术
1、将相变材料与红外吸收涂料或可见光伪装涂料混合后,涂覆在目标
0.1220
0.1830 0.4065 0.2235 0.0080 亮绿
0.1376
0.1835 0.4404 0.1797 0.0138 绿棕
0.0461
0.1843 0.4608 0.1982 0.0415 0.0138 深绿
实现中远红外伪装有两种主要的途径:1、降低目 标表面温度,可用做降低目标表面温度的热红外隐 身材料有降温材料。2、降低目标表面的发射率, 即采用低发射率材料作为热红外隐身材料。目前报 导最多的中、远红外隐身材料是涂敷型涂料。
组成 十烷酸钴,5% 十烷酸钴,10% 十烷酸钙 甲乙基酮 石油溶剂
质量分数 0.0022 0.0018 0.0087 0.0142 0.0744
组分 1 二氧化钛 三氧化铬 氧化钴 氧化锌 三氧化铝 0.524 0.199 0.197 0.080 0.15 0.60~0.65 0.20~0.25 2
20世纪40年代,英国率先研制出模拟叶绿素的绿色 伪装涂料。随后美国也研制出改进的绿色伪装涂料。 70年代初,美国研制出紫外、可见光兼容的近红外 四色迷彩涂料,这种涂料由黄褐色、褐色、暗黑色、 黑色构成,使用后,可使目标的可见性下降30%。
7
80年代中期,美国开始研制由不同红外反射率的颜 料组成的伪装涂料。 80年代以来,我国先后研制出溶剂型、水乳型和粉 末型的近红外隐身涂料,如712型涂料和505-MIII型涂料。
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相变隐身涂料制备工艺流程
Fig.9相变隐身涂料在低温小温差系统中的热图
Fig.10相变隐身涂料在高温大温差系统中的热图
目标-背景温度较为接近的系统中,相变隐身涂层实现了部分隐身。
目标-背景温度相差较大的系统中,相变隐身涂层无隐身效果。
在两片导热性良好的绝缘体材料中间,夹有错落排开的P型和N型半导体 材料,两端有金属材料相连。当半导体制冷片两端加上电压时,由P型 和N型半导体构成的热电偶对两端之间产生热量转移,形成冷热端。当 电压反向时热电偶对两端的热量转移发生转变,冷热端发生互换。
自适应红外隐身系统采取闭环控制方式进行信号 采集、处理、控制及反馈等操作。
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发展趋势可以总结为两方面:一是寻求各波段各 种伪装技术的兼容,即全波段伪装技术; 二是研发新 型伪装材料。
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双聚合物基红外电致变发射率器件结构
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新型隐身材料的主要发展方向有:手性材料、纳米隐身材料、多晶 铁纤维吸收剂和导电高分子材料(CPs)树脂基多谱隐身材料等。
用 CPs 电致变色材 料制备 的红外 发射器 件结构示意图
多谱隐身复合材料结构示意图
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自适应红外伪装系统能够随环境的变化自动地调 节被探测目标的红外辐射特性。
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目前正在研究的低发射率材料有涂料型和薄膜型两类。 低发射率涂料由颜料、粘接剂和附加成分复合而成,它也 是一种功能性的复合涂料。
颜料 金属颜料 着色颜料 半导体颜料 粘接剂 高分子粘接剂 树脂类 橡胶类 附加成分 硅化物, 硫化锌、三硫化二锑 防老剂、防冻剂 、增强剂等 硅化物可 使低发射率 涂料的太阳 能吸收率降 低,硫化锌 或三硫化二 锑可使铝粉 含量低的涂 料的发射率 降低和漫反 射率增高;
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降温材料是降低目标热辐射的最有效的方法。降温 材料主要研究的是隔热材料、相变材料。隔热材料 主要有隔热泡沫塑料和隔热陶瓷材料。隔热泡沫塑 料的种类取决于目标的表面温度,表面温度越高, 选用的隔热泡沫塑料的熔点越高。常用的有聚苯乙
烯、聚氨基甲酸酯和硅橡胶。
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隔热泡沫塑料
不均匀泡沫塑料图层的隔热效应 (a)的涂层使大面热源33的热辐射汇集到34附近。 (b)的涂层使热源35的热辐射转移到36附近。 (c)的涂层使热源37和38的热辐射汇集39附近。 (d)的涂层使大面积热源40的热辐射分散在41和42两处。
0.33~0.59(2~50μm) 0.08~0.86(3~5μm) Δε=0.8 (7~12μm)
ห้องสมุดไป่ตู้
基于WO3的电致变发射率器件对应的发射率变化范围
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美国Florida大学的 Schwendeman和California 大学的Yablonovitch E等人 设计的类似三明治结构的器 件,在1.3~2.2 μm的近红外 波段内,反射率变化范围最 高大于80%,在3.5~5 μm 波段内变化范围高于50%。
4
(1)红外抑制和遮挡技术。 (2)红外气溶胶技术。 (3)红外伪装网和遮障技术。 (4)红外假目标技术。 (5)红外干扰技术。 (6)材料技术。
5
红外隐身材料按其工作波段可分为近红外和中、远 红外隐身材料。 1、近红外伪装材料 2、中、远红外伪装材料
6
近红外隐身材料目前都是涂敷型的,按工作原理 分单色迷彩、变形迷彩和变色迷彩三类。
M= T 4
式中M为物体的辐射功率(W•m-2),Ɛ为发射 率,δ为玻尔兹曼常数,T为物体的绝对温度。
3
(1)改变目标的红外辐射特征。使目标红外辐射波 段避开红外大气窗口或红外制导导弹的工作频率。 (2)降低目标的红外辐射强度,主要是降温和降低 辐射率。 (3)控制目标红外辐射的传输过程。增加其在红外 传输过程中的吸收、散射和反射及其改变目标红外辐 射的功率分布。 (4)干扰目标的红外辐射信号。发出或形成模拟目 标或背景的红外信号,造成假象。
表面,形成热红外辐射吸收层,或是兼具红外和可见光伪装作用的涂层;2、 将相变材料加入到液态聚合物中,然后发泡形成泡沫塑料;3、将变相材料添
加至纤维内或涂覆于纤维表面,然后制得储热调温织物。
优点:
在一定温度范围内,具有较明显的降温及温度自适应功能,有利于实现
目标与背景的红外融合,为对抗双波段红外热像仪反伪装技术提供可能。 缺点: 目标-背景温度相差较大的系统中,相变隐身涂层伪装效果不好。
质量分数 3 4 0.35 0.45 0.55 0.15 0.449 0.550 5
氧化镍
氧化镁 色彩 绿 绿 绿
0.35
0.001 绿 青
组分
1
N,N‘-双(2-氨基乙基)芘四酸二酰亚胺
质量分数
2 0.0550 3 0.0553 0.0570
二氧化钛
铬黄500LSG 氧化铬绿SU 氧化铁黄214501 氧化铁红N135 氧化铁黑N74 色彩
无机粘接剂
分散剂、固化剂、稀释剂、增 稠剂和催干剂等
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序号
研制者
基本配方
红外隐身性能 灰色,兼容可见光伪装 (2~15)μmε =0.511, (8~14)μm ε =0.512, (0.3~1.8)μmε =0.623
1
Supcoe R F (1981年)
Al粉(0.10—0.20),Co (0.02—0.15),氧化钴 (0.02—0.05),TiO2(0.07— 0.23),有机硅醇酸树脂 (0.65—0.75),其它
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智能温控复合材料是一种基于温控元件,可以根据预定指令进行温 度控制, 使目标随环境温度变化, 并保持两者的温度差很小, 致使红外探 测系统无法探测到目标的新型智能材料。
智能温控复合材料示意 图
吕相银等将热电制冷器( TEC )附着于目标材料表面,利用热电制冷技术实 现对目表表面辐射温度的实时控制, 将目标温度从 34 度降低至 26度 。