在对我国不同纬度海雾观测资料总结归纳的基础上, 建立了我国海雾微物理结构的拟合分布模型, 归纳了我国海雾的总体特点。标定了最常见海雾的尺度参数, 并根据红外辐射在海雾中的散射与吸收特性, 定量分析了不同海雾的消光系数, 根据米氏散射定律定量计算了中红外波段下海面平流雾的散射衰减度, 并据此与实验结果进行了比对, 吻合性较好。根据米氏理论, 在较浓平流雾条件下, 雾滴为盐溶液时, 中红外波段的消光系数均值为2.90, 海雾消光系数随着尺度参数的增大呈现出单调减小的特点; 而在纯水条件下, 消光系数均值为3.35, 消光系数随着尺度参数的增大而单调增加。

为研究舰载红外传感器的有效作用距离, 根据朗伯辐射源的定义和辐射特点, 在对水面舰艇红外辐射特点进行科学分析的基础上, 提出了水面舰艇特定波段、特定方向下的红外辐射功率计算模型。模型充分考虑到了舰艇作为点源与面源的双重属性, 利用相对辐射度表给出了在不同方位的功率计算办法。为了验证模型的有效性, 利用“FLIR”红外热像仪在相应波段进行了成像实验, 结果表明: 根据模型理论计算所得能见距离与实际能见距离吻合较好, 为研究舰载红外传感器在不良气象条件下的工作情况提供了基本依据。

在分析已有的仿生机器鱼视觉系统工作原理的基础上,提出了基于红外成像技术的视觉子系统改进设计方法。首先指出了现有的系统在数据处理速度上的不足,然后分析了其中的原因并提出了可能的改进办法,提出若将目标信息改为红外灰度图像将大大提高系统处理的速度,并据此选择红外传感器。在此基础上,给出了基于红外灰度图像的信号处理办法,做出了智能化系统设计,并对改进后的系统进行了仿真测试。结果表明,改进后的系统具有明显的优越性。所提出的改进办法对提高仿生机器鱼的反应速度和智能性有借鉴意义。

综合运用棱镜气室与谐波检测技术, 构建了适用于宽广浓度范围内的光纤甲烷检测系统。 以大气环境为背景, 基于比尔-朗伯(Beer-Lambert)定律在气体弱吸收时的近似表述, 利用背景扣除和比值处理技术, 实现了常压下甲烷不同浓度水平(0～20%)的检测。 利用渐变折射率透镜(GRIN)气室测量了甲烷在不同浓度时的直接吸收谱, 结合现有DFB-LD光源选择甲烷2ν3带的R5支(1 648.212 nm)作为被测吸收峰。 在不同浓度气体配置过程中, 进行了系统的在线实验, 结果表明系统示值与浓度变化间线性良好, 而且系统的稳定性和动态响应特性比较理想。 该系统可根据不同现场环境的甲烷浓度水平, 选择适当强度的吸收线, 通过步进电机调节棱镜中线间的距离, 进而改变气室内有效吸收光程, 拓展了仪器的应用领域, 可作为煤矿巷道或天然气管道沿线的瓦斯监测仪器。