抗红外烟幕性能测试优化方案

由于烟幕屏蔽是反红外侦测系统的措施，因此测试烟幕的屏蔽性能极其重要。国内外对抗红外烟幕性能测试技术的研究主要是实验室内的测试参数、测试方法及其仪器、设备研究，以及野外的测试参数、测试仪器研究这两个方面。

12.3.2.1　抗红外烟幕实验室测试

鉴定抗红外烟幕遮蔽能力的有效手段是测量或计算烟幕的消光能力。无论是采用直接测量透过烟雾的光的衰减量，还是测量微粒光学参数来计算烟幕消光系数，都需要首先在实验室中进行相关参数测定工作。

（1）测试设备。烟雾箱是实验室评定烟幕性能的重要设备。加拿大瓦尔卡迪尔防务研究院制造的大型烟雾箱如图12.6所示。它由钢筋混凝土构成，在其内可进行爆炸撒布类发烟剂的试验。该箱总容积为326 m3，光学通道长6.1 m。辐射源和探测器沿箱的径向安置，能同时对可见光和红外、激光进行监测。配备的两台激光器中，一台为光谱物理式氦-氖激光器（0.632 8μm），它与一台精密激光热电检测器连用；另一台为光导式钕-钇铝石榴石激光器（1.06μm），它与一台集成电路式热电检测器连用。宽波带辐射源及检测器系统由一台双元3～5μm、8～14μm黑体辐射源和一台巴恩纳斯（Barnes）式光谱辐射计构成。巴恩纳斯式光谱辐射计工作波段为2.52～14.36μm。

图12.6　大型烟雾箱

各国设计使用的烟雾箱没有统一标准，配套仪器也有差异。各国研究机构烟雾箱及其配套仪器见表12.3。

表12.3　各国研究机构烟雾箱及其仪器配套

续表

（2）质量消光系数测定。质量消光系数是用于表征单位质量材料屏蔽效率的参数，它与辐射通过烟雾时的传输量有关。测定烟幕剂的质量消光系数，就是在烟雾箱内首先测出光程为L时烟幕的透过率Tλ，然后测出烟幕粒子的浓度Cm，根据朗伯-比尔定律即得出质量消光系数αλ：

（3）烟幕浓度测定。

烟幕浓度测定分为质量浓度Cm测试法和微粒浓度Cn测试法。前者是将已知体积的烟幕通过一种滤膜，使烟幕微粒滞留在滤膜料上，然后称量滤料上的质量增量，通过式（12.11）计算得出Cm。后者是将微粒捕集在滤膜表面，再使滤膜在显微镜下呈透明状，然后计数，由式（12.12）求得微粒浓度。

式中，Cm——烟幕质量浓度，mg/m3；

ΔG——滤膜的质量增量，mg；

q——采样流量，m3/s；(www.xing528.com)

t——采样时间，s。

式中，C0——滤膜基数密度，粒/mm2；

Ci——采样后滤膜上的微粒数目，粒；

f0——滤膜有效面积，mm2；

f1——采样后计数的滤膜总面积，mm2；

q——采样流率，m3/s；

t——采样时间，min。

国外用于浓度测定的仪器有：气溶胶光度仪，分前向散射光度仪和积分能见度测定仪；凝聚核计数器；β射线衰减粒子监测器；石英晶体微量天平；玻璃纤维过滤器；安得森采样器；TSI3030型电子气溶胶分析仪0.01～1.0μm；He-Ne激光散射式计数器等。

（4）烟幕粒子尺寸及分布测定。实验室中使用各种粒子尺寸分布测量仪来测定烟幕粒子尺寸大小和分布。测量仪大致分为四类。

①光学气溶胶尺寸测量仪。这类仪器包括有光度仪、主动散射气溶胶分光仪、前向散射比例型激光散射尺寸分析仪、光谱-粒子计数器、粒子尺寸干涉仪和激光干涉测量仪等。它们适用于较稀的气溶胶粒子尺寸的测量，且粒子尺寸应大于0.5μm。

②电子气溶胶分析仪。它适用于亚微米气溶胶粒子尺寸的测量。

③利用力学惯性原理设计的级联冲击器测量仪。如安得森2000型级联式冲击采样器等。

④利用光电成像设计的测量仪。它实际上是一种光电二极管装置，测量粒子尺寸范围为20～300μm或300～450μm。

（5）光学常数测定。抗红外烟幕消光效率因子是复折射率m（m=n-iK）的函数。在理论计算消光能力时，需要确定复折射率m的实部n和虚部K这两个光学常数，方法是借助克喇末-克郎尼格（Kramers-Kraning）分析法或多振子数据尝试法（Multiple Oscillator Fits to the Data），对测得的反射比和透过率数据进行分析来获得。

12.3.2.2　抗红外烟幕野外测试

实验室中对烟幕的测量是定量评定烟幕性能的重要依据，但是烟幕在实战中性能究竟如何，尚需开展野外测试方能给出全面的评价。

（1）测试设备。在野外测试时，除测定烟幕的性能指标外，还应测定气象因素对烟幕的散布、持续时间的影响参量。为此，测试设备应包括气象条件，如风速、风向、天气、温湿度、大气压、大气能见度等测试仪器，气溶胶粒子尺寸分布测量分析仪，气溶胶浓度探测器，烟云测绘仪，热成像仪，红外辐射计，激光测距仪，各类光度计和化学采样用的取样器等。

（2）野外抗红外烟幕测量。加拿大瓦尔卡迪尔研究院对野外抗红外烟幕测量是使用单人携带操作的激光烟云测绘仪，简称LCM仪。它实质上是一个扫描雷达系统，可提供分辨时间的三维野外烟云图。为了全面获得测试结果，还必须配备热成像摄像机系统。该系统是由红外525摄像机（工作波段为3～5μm和8～14μm）、IR-18型红外热像仪（8～12μm）和RDS-3热像仪（8～14μm）构成。在测量过程中，激光烟云测绘仪对烟云每4 s完成一次扫描，提供烟云演变的轮廓图和相关参数。依据这些结果，借用各种分析方法可以得到野外烟幕透过率浓度、消光系统等参数及其轮廓图。再将这一结果与在同一相应时间探测的热像图作比较，就能客观地评价该烟幕遮蔽效应。