CN110864812A - 一种基于表面微结构削弱红外探测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种基于表面微结构削弱红外探测的方法，这种基于表面微结构削弱红外探测的方法是在物体外表面设置表面微结构，使周期性分布的肋条设置于物体外表面，肋条的截面为三角形或梯形，每个肋条斜边的倾斜角为30°到60°，肋高为10μm至80μm，周期长度为30μm至400μm，相邻两个肋条之间有平直段，平直段长度为20μm至200μm；利用表面微结构影响整体材料在热辐射方面的发射率，实现对红外测温的干扰。本发明有效改变材料对热辐射的发射率，进而引起红外测试温度与真实温度的偏差，有利于避免物体在红外监测下确认或定位，有益于实现红外监测下隐身。
Description
技术领域：
本发明涉及的是机械工程、光学工程技术领域中处理干扰红外探测的技术方法，具体涉及的是一种基于表面微结构削弱红外探测的方法。
背景技术：
温度作为重要的物理参数在各行各业内都得到广泛关注。各类温度计层出不穷，如体温计等是通过液体介质在对温度的敏感性，在温度发生变化时体积发生变化来标定温度的。热电偶能元件是通过敏感测温元件在温度变化时发生形变并转换为电信号从而得到温度信息。红外测温是一种非接触式的测温方法，由于其可实现远距离测试并且不对测试介质产生干扰因此得到广泛应用。红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。红外测温仪的测温原理是将物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，红外线辐射能的大小与物体本身的温度相对应，根据转变成电信号大小，可以确定物体的温度。
所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。影响发射率的主要因素在：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。
目前红外探测技术在各个方面得到广泛关注，因此如何能够准确测温或者如何避免被红外探测设备发现都是相关技术研究的方向。
发明内容：
本发明的目的是提供一种基于表面微结构削弱红外探测的方法，这种基于表面微结构削弱红外探测的方法通过改变表面对外的热辐射发射率，实现对红外探测的干扰。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于表面微结构削弱红外探测的方法是在物体外表面设置表面微结构，使周期性分布的肋条设置于物体外表面，肋条的截面为三角形或梯形，每个肋条斜边的倾斜角为30°到60°，肋高为10μm至80μm，周期长度为30μm至400μm，相邻两个肋条之间有平直段，平直段长度为20μm至200μm；利用表面微结构影响整体材料在热辐射方面的发射率，实现对红外测温的干扰。
上述方案中肋条的截面为等腰三角形。
上述方案中梯形截面为等腰梯形，肋顶长度不高于肋底长度的四分之一，表面光洁度要求高于Ra＜0.4。
上述方案中肋条为横肋，各横肋的截面形状、大小均一致，各横肋自上至下沿物体外表面依次相邻布置。
上述方案中肋条为竖肋，各竖肋的截面形状、大小均一致，各竖肋处沿物体表面依次相邻布置。
上述方案中肋条为斜肋，各斜肋的截面形状、大小均一致，各斜肋处沿物体表面依次相邻布置。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明有效改变材料对热辐射的发射率，进而引起红外测试温度与真实温度的偏差，有利于避免物体在红外监测下确认或定位，有益于实现红外监测下隐身。
2、本发明是基于对表面微结构的优化设计进而改变材料表面真实发射率来实现对红外探测的干扰，不仅可以实现红外测试温度与实际温度之间存在较大误差，而且方法简单只在物体最外侧表面进行表面微结构修饰，不影响被测物体正常使用，在干扰红外探测方面具有广泛的应用前景。
3、本发明将物体表面设计为三角形截面或梯形截面的脊状微结构，可产生光学效应干扰红外探测测试结果，使得通过红外测温测得的测试温度明显低于实际温度，实现虚弱红外探测的效果。
4、本发明具有使用操作简单、成本低廉、环境友好等显著特点，有着良好的工程应用前景。
附图说明：
图1是回转体外设置表面微结构的示意图。
图2是图1的局部放大图。
图3是三角形截面肋条结构解释图。
图4是梯形截面肋条结构解释图。
图中：1肋条、2肋条斜边、3肋顶、4光滑区、5装夹区、6平直段。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
结合图1、图2、图3、图4所示，这种基于表面微结构削弱红外探测的方法是在物体外表面设置表面微结构，使周期性分布的肋条1设置于物体外表面，肋条1的截面为三角形或梯形，每个肋条斜边2的倾斜角为30°到60°如图3、图4中斜边前后角度α、β分别为30°到60°，肋高为10μm至80μm，周期长度为30μm至400μm，相邻两个肋条1之间有平直段6，平直段6长度为20μm至200μm，周期长度是指肋条1的宽度和平直段6长度之和，周期性分布是以一个肋条1和一个平直段6为一个单元，一个肋条1和一个平直段6，然后是又一个肋条1和一个平直段6，依次重复布置；利用表面微结构影响整体材料在热辐射方面的发射率，实现对红外测温的干扰。由于微结构的作用使得红外测温结果明显偏低，实现虚弱红外探测的效果。
本发明肋条1的截面可以为等腰三角形。
本发明中梯形截面为等腰梯形，肋顶3长度不高于肋底长度的四分之一，表面光洁度要求高于Ra＜0.4。
本发明中肋条1可为横肋，各横肋的截面形状、大小均一致，各横肋肋高相等，各横肋自上至下沿物体外表面依次相邻布置。
本发明中肋条1可为竖肋，各竖肋的截面形状、大小均一致，各竖肋肋高相等，各竖肋处沿物体表面依次相邻布置。
本发明中肋条1可为斜肋，各斜肋的截面形状、大小均一致，各斜肋肋高相等，各斜肋处沿物体表面依次相邻布置。
图1中的物体为回转体，肋条1环绕在回转体周围，为横肋。该回转体表面微结构（周期性分布的肋条）的两端为光滑区4，各光滑区4的外端为装夹区5，回转体只是本发明的一个实施例，物体的形状可以是任意形状，在物体的表面周期性分布肋条1，如果物体表面为突起或凹陷，肋条1随着突起或凹陷即可，如果是物体的顶面，可以选择横肋或斜肋，各横肋或斜肋均匀布置即可，物体的立面可以选择横肋或斜肋或竖肋，各横肋或斜肋或竖肋均匀布置即可。
采用机加工、光刻、激光加工等方法在回转体表面或平面试样表面进行表面微结构的加工。表面微结构的存在影响整体材料在热辐射方面的发射率，进而实现对红外测温的干扰，该方法简单易行，并且不对待测温物体产生任何干扰，不影响其正常运转工作。
下面结合实例对所提出的表面微结构干扰红外测温技术做进一步的详细说明。
实施例1：
利用高速切削的方法在直径160㎜，长度1520㎜的硬铝材质金属管状结构外表面上加工出高度为40μm，两侧倾角均为41°的三角形截面脊状结构，周期长度为100μm，采用电阻加热棒在内部进行加热，利用接触式热电偶测试带有微结构的金属管外表面温度为150℃±5℃；同时利用红外测温仪测试端部无微结构形貌区域其温度与实际温度接近150℃±5℃，测试有微结构区域不同点温度分别为43℃，46℃，,44℃，43℃，45℃，42℃.表面微结构对红外测温仪测试温度起到了干扰效果。
实施例2：
利用高速切削的方法在直径42㎜，长度380㎜的硬铝材质金属管状结构外表面上加工出高度为20μm，两侧倾角均为40°的三角形截面脊状结构，周期长度为60μm，采用电阻加热棒在内部进行加热，利用接触式热电偶测试带有微结构的金属管外表面温度为150℃±5℃；同时利用红外测温仪测试端部无微结构形貌区域其温度与实际温度接近150℃±5℃，测试有微结构区域不同点温度分别为53℃，55℃，,52℃，57℃，58℃，52℃.表面微结构对红外测温仪测试温度起到了干扰效果。
Claims (6)
1.一种基于表面微结构削弱红外探测的方法，其特征在于：这种基于表面微结构削弱红外探测的方法是在物体外表面设置表面微结构，使周期性分布的肋条（1）设置于物体外表面，肋条（1）的截面为三角形或梯形，每个肋条斜边（2）的倾斜角为30°到60°，肋高为10μm至80μm，周期长度为30μm至400μm，相邻两个肋条（1）之间有平直段（6），平直段（6）长度为20μm至200μm；利用表面微结构影响整体材料在热辐射方面的发射率，实现对红外测温的干扰。
2.根据权利要求1所述的基于表面微结构削弱红外探测的方法，其特征在于：所述的肋条（1）的截面为等腰三角形。
3.根据权利要求1所述的基于表面微结构削弱红外探测的方法，其特征在于：所述的梯形截面为等腰梯形，肋顶（3）长度不高于肋底长度的四分之一，表面光洁度要求高于Ra＜0.4。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于表面微结构削弱红外探测的方法，其特征在于：所述的肋条（1）为横肋，各横肋的截面形状、大小均一致，各横肋自上至下沿物体外表面依次相邻布置。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于表面微结构削弱红外探测的方法，其特征在于：所述的肋条（1）为竖肋，各竖肋的截面形状、大小均一致，各竖肋处沿物体表面依次相邻布置。
6.根据权利要求1或2或3所述的基于表面微结构削弱红外探测的方法，其特征在于：所述的肋条（1）为斜肋，各斜肋的截面形状、大小均一致，各斜肋处沿物体表面依次相邻布置。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160320236A1 (en) * | 2015-05-01 | 2016-11-03 | Abb Technology Ag | Small volume high emissivity infrared calibration source systems and methods |
| CN106524834A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-03-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种移动目标红外隐身陷光结构以及红外隐身方法 |
| CN109943208A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 洛阳尖端技术研究院 | 微纳结构涂层及其制备方法和应用 |
| WO2019130198A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | 3M Innovative Properties Company | Anti-reflective surface structures |
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2019
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160320236A1 (en) * | 2015-05-01 | 2016-11-03 | Abb Technology Ag | Small volume high emissivity infrared calibration source systems and methods |
| CN106524834A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-03-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种移动目标红外隐身陷光结构以及红外隐身方法 |
| CN109943208A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 洛阳尖端技术研究院 | 微纳结构涂层及其制备方法和应用 |
| WO2019130198A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | 3M Innovative Properties Company | Anti-reflective surface structures |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 裘俊: "近表层微结构红外辐射特性", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
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