非制冷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

非制冷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、非制冷探测器：8~14μ 35μ（像元） 像素：384×288；
2、8~14μm 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′=30~180 ；F:1.8 ；透过率：τ〉90% 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：
21
21*0])(4[n
s
f F DD I S υυωσττπα⋅∆= 其中：i I ： 红外辐射强度 ατ： 大气透过率
0τ： 光学系统透过率 D ： 通光口径
*D ： 探测率 σ： 信号过程因子
F ： 光圈数 ω： 视场角
f ∆： 系统带宽 n
s u u ：信噪比
对于非致冷型波段在8-14um ，384×288分辨率
mm f 180/=，8.1=F ，9.00=τ晴朗时C T o 25=%20=RH
浓雾时C T o 30=%90=RH
由于在3-5um 波段范围内飞机的辐射强度为483.49s w
r
对于辐射出射度有如下公式
θ
ππcos 535353A I L M ---== 在这里我们取O =0θ 根据所查资料面积取A=0.27 又因为在35m μ-波段范围内辐射出射度35M -可表示为：
[]4350503(5)(3)M M M F T F T T σ---=-=-
即： ()()[]27
.01415.349.483354⨯=-T T F T F σ 整理得： ()()[]66.5625354=-T T F T F σ
通过查表可求得：T=745K
则在814m μ-的波段范围内的辐射出射度为：
()()[]480140148814T T T M M M σ-=-=---
()()[]24
853.36437451067.5745874514m
W =⨯⨯⨯⨯-⨯=- 则根据公式θ
ππcos 148148148A I L M ---== 在这里我们取O =0θ 根据所查资料面积取A=0.27 所以Sr W A M I 14.3131415.327.053.36430cos 148148=⨯==
O --π 由公式0
f F D '=得到： 018101.8
f cm D cm F '=== 通光孔径35384352880.0042180188a b m m W f f mm mm μμ⨯⨯=
⋅=⋅='' 晴朗时，在8-14m μ波段范围内，根据前面所求水蒸气全路程可凝结水的毫米数为40.911mm ，则大气中水蒸气的透过率的平均值为 ()()28.08.113.960H O ττττ=++晴朗
()
476.060418.0352.0175.0=+++=
晴朗时，在8-14m μ波段范围内，CO 2的等效海平面的水平距离为仍为2.442km,
则水平距离为2CO X 的CO 2的透射率的平均值为
()()28.08.1
13.9CO ττττ=++晴朗 ()
898.060132.011=+++= 则在8-14m μ波段范围内，晴朗时，大气透过率为 ()()()22
H O CO ατττ=⋅晴朗晴朗晴朗 =0.476*0.898
=0.427 浓雾时，在8-14m μ波段范围内，根据前面所求水蒸气全路程可凝结水的毫米数为242.561mm ，则大气中水蒸气的透过率的平均值为 ()()28.08.1
13.9H O ττττ=++浓雾 ()
051.060010.0003.00=+++= 对于CO 2的透过率，由于海平面的水平距离没有改变则2co τ没有改变 则2co τ（晴朗）=2co τ（浓雾）=0.898
则在8-14m μ波段范围内，浓雾时，大气透过率为 ()()()22
H O CO ατττ=⋅浓雾浓雾浓雾 =0.051*0.898
=0.0458
根据已知和上面所求得的数据如下：
Sr W
I 14.313148=-，()427.0=晴朗ατ，()0.0458ατ=浓雾，00.9τ=，010D cm =，12111103.11-*⋅⋅⨯=W H cm D Z ，0.67σ=， 1.8F =，Z H f 31018.26⨯=∆ 在晴朗时，波段为814m μ-的搜索系统的作用距离为：
()12
0124s n I DD S F f U U απττσω*⎡⎤⎢⎥=⎢⎥∆⋅⎣⎦ ()12111
323.1415313.140.42740.91013100.674 1.80.004226.18105⎛⎫ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭ =9.341km
在浓雾时，波段为814m μ-的搜索系统的作用距离为： ()12
0124s n I DD S F f U U απττσω*⎡⎤⎢⎥=⎢⎥∆⋅⎣⎦ ()12111
323.1415313.140.04580.91013100.674 1.80.004226.18105⎛⎫ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯= ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭ =3.058km。