I. Nghiên cứu và phát triển nguồn giả vật đen
Nghiên cứu và phát triển nguồn giả vật đen là trọng tâm của luận án, nhằm tạo ra các nguồn bức xạ chuẩn cho hiệu chỉnh ảnh nhiệt trong dải 8-12 μm. Các nguồn này được thiết kế dựa trên hốc phát xạ, với mục tiêu đạt được hệ số phát xạ hiệu dụng cao, gần với bức xạ của vật đen tuyệt đối. Phương pháp Monte Carlo và phân tích nhiệt được sử dụng để tính toán và mô phỏng đặc trưng bức xạ của hốc phát xạ. Các kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong việc hiệu chỉnh bất đồng nhất ảnh của camera ảnh nhiệt.
1.1. Cơ sở lý thuyết về bức xạ vật đen
Luận án bắt đầu với việc trình bày cơ sở lý thuyết về bức xạ vật đen, bao gồm các đại lượng đặc trưng như công suất bức xạ, độ trưng bức xạ, và cường độ bức xạ. Các định luật cơ bản như Stefan-Boltzmann và Wien được áp dụng để mô tả bức xạ của vật đen tuyệt đối. Ngoài ra, luận án cũng đề cập đến bức xạ của vật thực và hốc phát xạ giả vật đen, với các kiểu dạng hốc phát xạ khác nhau.
1.2. Phương pháp tính toán đặc trưng bức xạ
Các phương pháp tính toán được sử dụng để xác định đặc trưng bức xạ của hốc phát xạ bao gồm phương pháp giải tích và Monte Carlo. Phương pháp giải tích dựa trên các phương trình tích phân để tính toán hệ số phát xạ hiệu dụng. Trong khi đó, Monte Carlo được sử dụng để mô phỏng ngẫu nhiên các quá trình lan truyền bức xạ trong hốc phát xạ, giúp đánh giá chính xác hơn các đặc trưng bức xạ.
II. Thiết kế và chế tạo nguồn giả vật đen
Luận án tập trung vào thiết kế và chế tạo nguồn giả vật đen dựa trên hốc phát xạ hình trụ - đáy nón lõm. Các yêu cầu kỹ thuật như hệ số phát xạ hiệu dụng, nhiệt độ làm việc, và kích thước khẩu độ được xác định rõ ràng. Quá trình thiết kế bao gồm việc lựa chọn vật liệu phát xạ, giải pháp cấp nhiệt, và điều khiển nhiệt độ. Kết quả chế tạo được đánh giá thông qua các phép đo phổ kế bức xạ và phân tích nhiệt độ bề mặt.
2.1. Yêu cầu kỹ thuật và thiết kế hốc phát xạ
Các yêu cầu kỹ thuật đối với nguồn giả vật đen bao gồm hệ số phát xạ hiệu dụng cao, nhiệt độ làm việc ổn định, và kích thước khẩu độ phù hợp. Luận án đã nghiên cứu và xác định các tham số thiết kế của hốc phát xạ, bao gồm tỷ số R/r, L/R, và góc φ. Các tham số này được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất bức xạ cao nhất.
2.2. Đánh giá đặc trưng nguồn bức xạ
Sau khi chế tạo, nguồn giả vật đen được đánh giá thông qua các phép đo phổ kế bức xạ và phân tích nhiệt độ bề mặt. Kết quả cho thấy nguồn bức xạ đạt được hệ số phát xạ hiệu dụng cao, gần với giá trị lý thuyết. Ngoài ra, sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt đáy nón cũng được khảo sát để đảm bảo tính đồng nhất của bức xạ.
III. Ứng dụng trong hiệu chỉnh ảnh nhiệt
Nguồn giả vật đen được ứng dụng trong hiệu chỉnh bất đồng nhất ảnh của camera ảnh nhiệt. Kỹ thuật hiệu chuẩn tuyến tính dựa trên chuẩn hóa 2 điểm được sử dụng để giảm thiểu tạp kiểu hoa văn cố định (FPN). Các thực nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm và trên thực địa, cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện chất lượng ảnh nhiệt. Kết quả này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống quan sát và bám sát mục tiêu tự động.
3.1. Kỹ thuật hiệu chỉnh bất đồng nhất ảnh
Kỹ thuật hiệu chỉnh bất đồng nhất ảnh (NUC) được thực hiện dựa trên chuẩn hóa 2 điểm, sử dụng nguồn giả vật đen làm chuẩn bức xạ. Quá trình hiệu chỉnh bao gồm việc đo lường đáp ứng của camera ảnh nhiệt đối với các mức nhiệt độ khác nhau, sau đó áp dụng các hệ số hiệu chỉnh để giảm thiểu FPN. Kết quả cho thấy sự cải thiện đáng kể trong chất lượng ảnh nhiệt.
3.2. Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả
Các thực nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm và trên thực địa để đánh giá hiệu quả của kỹ thuật NUC. Kết quả cho thấy ảnh nhiệt sau khi hiệu chỉnh có độ tương phản cao hơn và FPN được giảm thiểu đáng kể. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng lớn của nguồn giả vật đen trong các hệ thống quan sát và bám sát mục tiêu tự động.
