Nghiên cứu và phát triển nguồn giả vật đen cho hiệu chỉnh bất đồng nhất ảnh thu bởi camera ảnh nhiệt cùng 8 12 µm tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ …… ….***………… NGUYỄN QUANG MINH Nghiên cứu phát triển nguồn giả vật đen cho hiệu chỉnh bất đồng ảnh thu camera ảnh nhiệt vùng - 12 m Chuyên ngành: Quang học Mã số: 9440110 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội – 2017 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Nguyen Quang Minh, Nguyen Van Thanh, and Nguyen Ba Thi, "NonUniformity of Infrared Imaging Systems using FPA and some Its Correction Techniques," in Hội nghị Hội nghị Quang học, Quang phổ Toàn quốc lần thứ VII, Session C: Optics, Laser and Applications, C-24, HCMC, Vietnam, 2012 Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS Nguyễn Đại Hưng Người hướng dẫn khoa học 2: TS Tạ Văn Tuân Nguyen Quang Minh, Ta Van Tuan, and Nguyen Van Binh, "Design Considerations of a Simple Optical LWIR Imaging System," in Hội nghị Quang học, Quang phổ Toàn quốc lần thứ VII, Session C: Lasers, Optics and Applications, C-32, HCMC, Vietnam, 2012 Nguyễn Quang Minh and Tạ Văn Tuân, "Thiết kế ống kính tạo ảnh hồng ngoại xa cho camera ảnh nhiệt không làm lạnh," Tạp chí Nghiên cứu khoa học cơng nghệ qn sự, ISSN 1859-1043, (2013) pp 104-112 Phản biện 1: … Phản biện 2: … Phản biện 3: … Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 201… Tạ Văn Tuân and Nguyễn Quang Minh, "Phân tích hệ quang vơ tiêu vùng hồng ngoại xa," Tạp chí Nghiên cứu khoa học cơng nghệ quân sự, ISSN 18591403, (2013) pp 96-103 Nguyen Quang Minh and Ta Van Tuan, "Evaluation of the Emissivity of an Isothermal Diffuse Cylindro-Inner-Cone Blackbody Simulator Cavity" in Proceedings of The 3rd Academic Conference on Natural Science for Master and PhD Students from ASEAN Countries, CASEAN, Phnompenh, Cambodia, (2014) pp 397-405 ISBN 978-604-913-088-5 Nguyen Quang Minh and Ta Van Tuan, "Design of a Cylinder-Inner-Cone Blackbody Simulator Cavity based on Absorption of Reflected Radiation Model," in Proceedings of The 3rd Academic Conference on Natural Science for Master and PhD Students from Asean Countries, CASEAN, Phnompenh, Cambodia, (2014), pp.111-121 ISBN 978-604-913-088-5 Ta Van Tuan and Nguyen Quang Minh, "Calculation of Effective Emissivity of the Conical Base of Isotherrmal Diffuse Cylindrical-Inner-Cone Cavity using Polynomial Interpolation Technique" Communications in Physics, vol 26, no 4, pp 335-343, (2016) ISSN 0868-3166, Viện Hàn lâm KH&CN VN Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam Nguyen Quang Minh and Nguyen Van Binh, "Evaluation of Average Directional Effective Emissivity of Isotherrmal Cylindrical-inner-cone Cavities Using Monte-Carlo Method" Communications in Physics, vol 27, no 4, pp.357-367, (2017).ISSN 0868-3166 Viện Hàn lâm KH&CN VN 24 dụng nguồn phát nhiệt TE AC-027, điều khiển điều khiển nhiệt độ Yamatake SDC15 cảm biến nhiệt độ Omron E52-CA1DY Kết thực nghiệm cho thấy nguồn giả vật đen thiết kế, chế tạo đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật yêu cầu sử dụng đặt Kết NUC ảnh nhiệt vùng LWIR cho thấy giá trị NU ảnh giảm khoảng 17 lầnso với trước hiệu chỉnh, đạt 1,8% Nguồn giả vật đen ứng dụng cho NUC camera ảnh nhiệt điều kiện thực địa, không phụ thuộc điều kiện môi trường KẾT LUẬN Xuất phát từ yêu cầu thực tế nghiên cứu ứng dụng camera ảnh nhiệt Việt nam, luận án chọn đề tài "Nghiên cứu phát triển nguồn giả vật đen cho hiệu chỉnh bất đồng ảnh thu camera ảnh nhiệt vùng - 12 m" Luận án thu kết có đóng góp sau đây: - Đã sử dụng kỹ thuật đa thức nội suy cho tích phân hệ số góc mơ tả tương tác xạ hốc hình trụ - đáy nón lõm điều kiện khuếch tán đẳng nhiệt, sở tính tốn hệ số phát xạ hiệu dụng hốc Kết nhận có độ xác xấp xỉ so với kết tác giả khác tính phương pháp giải tích Cách tiếp cận mẻ tính tốn đặc trưng hốc phát xạ, chưa thấy công bố cơng trình khoa học liên quan - Đã xây dựng giải thuật mô Monte Carlo cho hấp thụ xạ, sử dụng mơ hình phản xạ bề mặt khuếch tán theo hướng mặt phẳng hai chiều, phục vụ thiết kế hốc vật đen dạng hình trụ - đáy nón lõm Giải thuật xác định hệ số phát xạ hướng pháp tuyến hiệu dụng hốc điều kiện đẳng nhiệt với tham số hệ thống hốc Giải thuật phát triển mơi trường LabView gọn nhẹ, tính tốn đơn giản phù hợp với thực tiễn thiết kế hốc phát xạ - Đã nghiên cứu thiết kế hốc dạng hình trụ - đáy nón lõm cách sử dụng giải thuật Monte Carlo luận án Các tham số thiết kế hốc xác định phương pháp tối ưu dựa mơ Kết tính mô kiểm chứng kỹ thuật đa thức nội suy, cho thấy độ tin cậy đạt yêu cầu - Đã chế tạo thiết bị nguồn giả vật đen dựa hốc phát xạ dạng hình trụ - đáy nón lõm có thiết kế hệ thống xác định Thiết bị đặc trưng hóa thực nghiệm, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đặt Nguồn giả vật đen ứng dụng NUC điểm cho camera ảnh nhiệt điều kiện phòng thực địa Hướng nghiên cứu tiếp theo: - Nghiên cứu thiết kế, chế tạo nguồn giả vật đen phục vụ cho NUC camera ảnh nhiệt vùng hồng ngoại trung (MWIR) - Phát triển hoàn thiện giải thuật NUC điểm cho camera ảnh nhiệt nghiên cứu phát triển Viện Ứng dụng Công nghệ MỞ ĐẦU Camera ảnh nhiệt dựa cảm biến hồng ngoại dạng mảng tiêu diện phẳng (IR FPA) sử dụng ngày rộng rãi cho hệ thống quan sát ngày đêm Trên thực tế, ảnh nhiệt chịu tác động tiêu cực tạp kiểu hoa văn cố định (FPN) Giải pháp kỹ thuật thông dụng nhằm hạn chế ảnh hưởng FPN nâng cao chất lượng ảnh nhiệt hiệu chỉnh bất đồng (NUC) hiệu chuẩn tuyến tính dựa nguồn giả vật đen Đối với hệ thống quan sát ngày đêm, NUC ảnh nhiệt cách chủ động nhu cầu thực tiễn, đòi hỏi phải có nguồn giả vật đen hoạt động điều kiện thực địa Các nguồn giả vật đen nhập có giá thành cao, khơng phù hợp với điều kiện trang bị nước Luận án lựa chọn đề tài "Nghiên cứu phát triển nguồn giả vật đen cho hiệu chỉnh bất đồng ảnh thu camera ảnh nhiệt vùng 12 µm" để giải nhu cầu nói Đây vấn đề nghiên cứu nước Mục đích luận án tạo phương pháp công cụ tính hiệu để thiết kế, chế tạo nguồn giả vật đen dựa hốc phát xạ dạng hình trụ - đáy nón lõm phục vụ cho kỹ thuật hiệu chỉnh bất đồng cho camera ảnh nhiệt vùng phổ 8-14 µm (LWIR), phù hợp với điều kiện khai thác thực tế thiết bị Nội dung nghiên cứu luận án: - Nghiên cứu q trình trao đổi xạ nhiệt hốc phát xạ thực đặc trưng xạ hốc - Nghiên cứu phương pháp tính tốn hệ số phát xạ hiệu dụng hốc phát xạ phương pháp đặc trưng hóa nguồn xạ vật đen - Nghiên cứu xây dựng cơng cụ kỹ thuật tính tốn hệ số phát xạ hiệu dụng cho hốc phát xạ dạng hình trụ - đáy nón lõm - Nghiên cứu thiết kế, chế tạo nguồn giả vật đen dựa hốc phát xạ dạng hình trụ - đáy nón lõm Nghiên cứu ứng dụng nguồn giả vật đen chế tạo thực NUC cho camera ảnh nhiệt Ngoài mở đầu kết luận, luận án bao gồm chương sau: Chương 1: Cơ sở lý thuyết xạ vật đen Chương 2: Các phương pháp xác định đặc trưng xạ hốc phát xạ vật đen Chương 3: Nghiên cứu tính tốn hệ số phát xạ hướng pháp tuyến hiệu dụng hốc dạng hình trụ - đáy nón lõm Chương 4: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo đánh giá đặc trưng nguồn giả vật đen dựa hốc dạng hình trụ - đáy nón lõm cho hiệu chỉnh bất đồng ảnh camera ảnh nhiệt Các nghiên cứu luận án sử dụng phương pháp tính tốn lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm Những đóng góp luận án mặt khoa học thực tiễn là: - Sử dụng kỹ thuật đa thức nội suy bậc để tính hệ số phát xạ hiệu dụng hốc phát xạ dạng hình trụ - đáy nón lõm sở phương trình tích phân mơ tả tương tác xạ hốc khuếch tán hoàn toàn đẳng nhiệt Phương pháp tiếp cận 23 chưa thấy công bố cơng trình khoa học liên quan tới tính tốn thiết kế chế tạo hốc phát xạ vật đen - Mô tương tác xạ hốc dạng hình trụ - đáy nón lõm đẳng nhiệt sở mơ hình phản xạ khuếch tán theo hướng mặt phẳng hai chiều để xây dựng giải thuật tính hệ số phát xạ hướng pháp tuyến hiệu dụng dựa mô Monte Carlo Đây đóng góp mơ Monte Carlo để tính tốn, thiết kế hệ thống cho hốc phát xạ vật đen - Thiết kế chế tạo thiết bị nguồn giả vật đen dựa hốc phát xạ dạng hình trụ - đáy nón lõm cho xạ vùng 8-12 m đạt yêu cầu kỹ thuật đề - Kết nghiên cứu luận án sở để thiết kế, chế tạo nguồn giả vật đen dạng vật lý, phục vụ nghiên cứu kỹ thuật NUC cho camera ảnh nhiệt điều kiện phòng thí nghiệm điều kiện khai thác thực tế thiết bị Đây vấn đề có ý nghĩa thực tiễn có nhu cẩu cao nghiên cứu - phát triển, ứng dụng đảm bảo kỹ thuật cho camera ảnh nhiệt chuyên dụng điều kiện Việt nam - Các kết nội dung nghiên cứu luận án thể cơng trình cơng bố tạp chí hội nghị khoa học chuyên ngành nước quốc tế CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BỨC XẠ VẬT ĐEN 1.1 Các đại lượng đặc trưng xạ nhiệt Bức xạ nhiệt phát bề mặt bao gồm dải bước sóng liên tục, với đặc trưng lượng xạ phân bố phụ thuộc bước sóng hướng [26,28,43] Bức xạ nhiệt lan truyền không gian tương tác với môi trường quang tuân thủ định luật quang học Các đại lượng đặc trưng xạ nhiệt công suất (thông lượng) xạ , độ trưng xạ , độ thoát xạ , cường độ xạ độ rọi xạ trình bày Trong đó, độ trưng xạ phổ hệ tọa độ cầu định nghĩa [26,43-45,47]: (1.3) công suất phát xạ đơn vị diện tích bề mặt vào đơn vị góc khối xung quanh hướng ,  bước sóng, tọa độ góc hệ tọa độ cầu 1.2 Hấp thụ, phản xạ, truyền qua xạ Ở trạng thái cân xạ mơi trường quang học, theo luật bảo tồn lượng [44,45]: với (1.12) , , thông lượng xạ tới, phản xạ, xạ bị hấp thụ, xạ truyền qua môi trường; hệ số phản xạ, hệ số hấp thụ hệ số truyền qua xạ phổ (hay hệ số xạ đơn sắc) môi trường xét, tương ứng (a) (b) Hình 4.29: Ảnh xạ hốc vật đen 20C trước (a) sau NUC (b) (b) (a) Hình 4.30: Biểu độ phân bố mức xám ảnh xạ hốc vật đen 20C trước (a) sau NUC(b) Bảng 4.10: Đánh giá bất đồng ảnh STT Nhiệt độ nguồn giả vật đen TPV (C) 27 25 22 20 18 15 12 NU Trung bình NU(/mean),(%) Trước NUC 28,6 29,1 29,8 30,3 30,9 31,7 32,6 30,4 Sau NUC 1,9 1,9 1,7 1,5 1,9 1,8 1,9 1,8 4.6 Kết luận Chương Các tham số thiết kế hệ thống hốc phát xạ xác định phương pháp tối ưu dựa mô thông qua khảo sát quy luật phân bố đại lượng theo tham số hốc Kết tính mô đánh giá kỹ thuật đa thức nội suy, cho thấy độ tin cậy đạt yêu cầu.Nguồn giả vật đen chế tạo sử 22 1.3 Bức xạ vật đen tuyệt đối Vật đen tuyệt đối có khả hấp thụ hồn tồn lượng xạ điện từ tới nhiệt độ, bước sóng hướng tới Phổ xạ vật đen tuyệt đối phụ thuộc vào nhiệt độ (phân bố Plank) Độ trưng xạ phổ vật đen tuyệt đối mô tả [26,50]: (1.15) Hình 4.22: Khảo sát đặc trưng xạ nguồn giả vật đen chế tạo 4.5 Xử lý bất đồng ảnh nhiệt Giá trị số hóa điểm ảnh lối camera ảnh nhiệt biểu diễn quan hệ tuyến tính [5,18,20,29,122,123]: (4.10) liệu ảnh đầu vào vị trí (r,c), hệ số nhân hệ số cộng Để hiệu chỉnh bất đồng nhất, cần giải toán cập nhật hệ số nhân hệ số bù (4.10) để chuẩn hóa giá trị ảnh đầu Mơ hình hệ camera ảnh nhiệt bao gồm module thu không làm lạnh IR118 (384 x 288 a-Si microbolometer FPA), hệ quang vô tiêu hồng ngoại [35], cửa điều chỉnh độ mở ống kính (1,0 41,3 mm), ống kính dựng ảnh hồng ngoại [36] xây dựng phòng thí nghiệm Độ đồng ảnh đánh giá qua tiêu chí NU Ảnh video IR118 số hóa bo mạch frame grabber PX610 (CyberOptic) biểu diễn: (4.12) Nguồn giả vật đen đặt đối diện độ quang camera ảnh nhiệt để thí nghiệm đánh giá hiệu NUC hai điểm, sử dụng hai xạ hai nhiệt độ T1T2 Với giá trị mức xám chuẩn hóa, tìm cách giải phương trình: (4.13) Ảnh có tạp FPN 20C phân bố mức xám ảnh trình bày Hình 4.29(a) Hình 4.30 (a) Kết NUC trình bày Hình 4.29(b), 4.30(b) Bảng 4.10 Nguồn giả vật đen ứng dụng để thực NUC cho camera ảnh nhiệt chuyên dụng thực địa, không phụ thuộc điều kiện thời tiết với c1 c2 số xạ, độ thoát xạ phổ độ trưng xạ phổ vật đen tuyệt đối nhiệt độ T Bức xạ vật đen tuyệt đối mơ tả định luật Stefan - Boltzmann (năng lượng xạ vật đen tuyệt đối phụ thuộc vào lũy thừa bậc nhiệt độ) định luật Wien (cực đại bước sóng tỷ lệ nghịch với nhiệt độ) 1.4 Cơ sở lý thuyết xạ nguồn giả vật đen 1.4.1 Phát xạ vật thực Khả phát xạ vật thực đặc trưng đại lượng hệ số phát xạ , định nghĩa tỷ số đại lượng đặc trưng xạ vật thực nhiệt độ T đại lượng đặc trưng xạ tương ứng vật đen tuyệt đối nhiệt độ, cho biết “độ đen” vật thực so với vật đen tuyệt đối [26,28,47]: (1.20) Đặc trưng xạ vật thực gần giống với đặc trưng xạ vật đen tuyệt đối dải bước sóng nhiệt độ định [51,52] 1.4.2 Hốc phát xạ nguồn xạ giả vật đen Hiện có hai kiểu nguồn xạ thông dụng: (i) Nguồn giả vật đen dựa hốc phát xạ, (ii) nguồn xạ dạng phẳng [26,28,30,43,50] 1.4.2.1 Kiểu dạng hốc phát xạ Các hốc phát xạ đẳng nhiệt tạo xạ có đặc trưng gần giống với xạ vật đen tuyệt đối [26,30,47] Hốc dạng hình trụ - đáy nón lõm cho xạ độ có tính chuẩn trực tương đối, có tính chất xạ hốc hình trụ với góc mở nhỏ hệ số phát xạ cao hơn, độ đồng xạ tốt hốc dạng nón, chế tạo với kích thước gọn nhẹ, độ lớn với chiều dài ống trụ ngắn[26,41,53], thích hợp với mục đích luận án 1.4.2.2 Dòng xạ từ bề mặt hốc phát xạ Độ trưng xạ từ bề mặt theo hướng (Hình 1.6) tổng độ trưng thành phần phát xạ độ trưng thành phần phản xạ bề mặt [26]: (1.21) với (1.22) 21 (1.23) hệ số phát xạ bề mặt, hàm phân bố độ phản xạ bề mặt (hàm phân bố độ phản xạ lưỡng hướng - BRDF) [26,28,5456], độ trưng phổ xạ vật đen nhiệt độ T, độ trưng xạ rọi, góc tới, góc đặc xung quanh hướng xạ rọi.Nếu bề mặt khuếch tán hoàn toàn, xạ rọi tới bề mặt biểu diễn thơng qua hệ số góc, đặc trưng cho góc đặc mà bề mặt xét “nhìn” bề mặt khác hốc [26,28,39,40,45,50] Bức xạ thoát từ bề mặt hốc lớn phát xạ bề mặt phát xạ phẳng điều kiện (hiệu ứng hốc) [26,28] A1 Hình 1.6: Bức xạ từ bề mặt hốc phát xạ vật đen 1.4.2.3 Hệ số phát xạ hiệu dụng Bức xạ nguồn giả vật đen dựa hốc phát xạ đặc trưng hệ số phát xạ hiệu dụng, ký hiệu để phân biệt với hệ số phát xạ vật liệu () Hệ số phát xạ phổ địa phương theo hướng hiệu dụng đại lượng đặc trưng quan trọng cho nguồn giả vật đen [26,28,47]: (1.25) độ trưng xạ phổ địa phương theo hướng diện tích bề mặt hốc phát xạ vật đen tọa độ ; độ trưng xạ phổ nguồn vật đen tuyệt đối nhiệt độtham chiếu Các đại lượng đặc trưng xạ khác hệ số phát xạ địa phương tổng theo hướng hiệu dụng , hệ số phát xạ phổ bán cầu địa phương hiệu dụng , hệ số phát xạ bán cầu địa phương tổng hiệu dụng tính từ định nghĩa (1.25) 1.4.2.4 Nhiệt độ xạ Nhiệt độ độ trưng xạ hốc phát xạ [28]: 4.4 Đánh giá đặc trưng nguồn xạ giả vật đen Nguồn giả vật đen chế tạo bao gồm phận: 1) Khối điều khiển bao gồm nguồn điện, điều khiển nhiệt độ SDC15 bảng điều khiển; 2) Khối nguồn xạ bao gồm hốc phát xạ, module phát nhiệt AC-027, cảm biến nhiệt độ E52-CA1DY, khí gá bao che Bảng 4.7: Phân bố nhiệt độ bề mặt đáy nón TSV (C) 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 TP1 (C) 28,5 (+0,3/-0,1) 26,5 (+0,1/-0,2) 24,5 (+0,1/-0,2) 22,4 (± 0,2) 20,5 (+0/-0,1) 18,7 (± 0,2) 16,7 (+0,2/-0,1) 14,8 (± 0,2) 13,0 (+0,1/-0,2) 11,2 (+0,1/-0,2) TP2 (C) 28,4 (+0,1/-0,2) 26,5 (+0,1/-0,2) 24,5 (+0,2/-0,1) 22,3 (± 0,2) 20,4 (± 0,2) 18,6 (+0,2/-0,1) 16,6 (± 0,1) 14,7 (+0,3/-0,1) 12,9 (± 0,2) 11,1(± 0,2) TP3 (C) 28,4 (+0,3/-0,2) 26,4 (± 0,2) 24,3 (± 0,2) 22,3 (± 0,1) 20,4 (± 0,2) 18,5(± 0,2) 16,5 (± 0,2) 14,6 (+0,3/-0,2) 12,7 (± 0,2) 10,9 (+0,1/-0,3) TTB (C) 28,4 26,5 24,4 22,3 20,4 18,6 16,6 14,7 12,9 11,1 Nguồn giả vật đen làm việc dải nhiệt độ từ 10C-50C Sử dụng máy đo nhiệt độ xạ hồng ngoại cầm tay kiểu IT-545 hãng Horiba đo đại diện nhiệt độ vùng đáy nón: vùng cận đỉnh nón (P1), vùng khối hình nón (P2) vùng cận đáy nón (P3).Trên bảng 4.7, chênh lệch nhiệt độ vùng khoảng 0,1C 0,3C, phân bố nhiệt độ bề mặt đáy nón đánh giá đồng Nhiệt độ TTB cao TSV khác biệt mật độ dòng dẫn nhiệt vùng khác đáy nón, đáng kể chênh lệch nhiệt độ hai bề mặt khối đáy nón lớn Sự chênh lệch nằm sai lệch cho phép (1K [16]) Do hốc trụ ngắn có chắn, xạ phần vách trụ có trọng số nhỏ, bỏ qua Đặc trưng xạ nguồn giả vật đen đánh giá thiết bị phổ kế xạ SR-5000 (CI Systems) Dữ liệu SR-5000 độ trưng phổ xạ mẫu đo (Hình 4.22) (TSV =16, bước sóng đỉnh  =10,2m), tương ứng với nhiệt độ tham chiếu vật đen T = 290K, max = 10 m Ở vùng phổ 5,5m  8,0 m  12,0 m, độ trưng xạ đo thực nghiệm giảm mạnh, liên quan tới hấp thụ nước trình thực nghiệm Hệ số phát xạ hiệu dụng hướng pháp tuyến trung bình hốc nghiên cứu tính bởi: (4.8) Tại lân cận =10m, hệ số phát xạ hiệu dụng đạt 0,999, phù hợp với tính tốn lý thuyết Trên dải phổ , đạt 0,973, thỏa mãn yêu cầu (Bảng 4.1) 20 trở nên đáng kể, ngược lại lớn , e,n thay đổi dải rộng giá trị  Để đáp ứng tiêu chí đặc trưng xạ, giá trị tham số thiết kế chọn cho e,n có giá trị lớn (≥0,97) Đồng thời, sở kết khảo sát phân bố giá trị e,n, tham số thiết kế phải thỏa mãn tiêu chí gọn nhẹ nguồn giả vật đen: - Do độ phải đạt  110mm, tỷ số R/r khơng q lớn - Bán kính trụ R phải đủ nhỏ có tỷ số L/R nhỏ - Góc  cần chọn để khối lượng phần đáy nón nhỏ - Hệ số phát xạ nên chọn lớn Kết tối ưu nhận : r = 60 mm, R = 65 mm (R/r = 1,08), L = 195 mm, (L/R = 3),  = 55,  > 0,9 Tính e,n hốc phát xạ có tham số hệ thống kỹ thuật đa thức nội suy, ta thấy sai lệch so với kết tính mơ Monte Carlo khoảng 10-4 Có thể cho kết nhận hai cách tính nhau, làm tròn số đến 10-3 (Bảng 4.6) Các tham số hệ thống xác định đánh giá đạt yêu cầu đặt Để đảm bảo hệ số phát xạ vách hốc >0,9, giải pháp kỹ thuật áp dụng sử dụng vật liệu kim loại có độ dẫn nhiệt cao phủ lớp vật liệu (sơn đen) có độ phát xạ cao (= 0,90-0,95) Bảng 4.6: Hệ số phát xạ hiệu dụng hốc phát xạ (L/R =3; R/r =1,08;  = 55) với giá trị = 0,7; 0,8; 0,9 0,92 Hệ số phát xạ e,n tính giải thuật mơ Monte Carlo (D = 1) vách hốc 0,7 0,971202 (=3,34E-05) 0,8 0,9823652(=2,74889E-05) 0,9 0,9919636 ((=1,2063E-05) 0,92 0.9936954 (=1.05001E-05) (y0)tb tính kỹ thuật nội suy đa thức bậc 0,971476 0,982244 0,991752 0,993502 4.3 Giải pháp cấp nhiệt điều khiển nhiệt độ Nhiệt độ làm việc nguồn xạ nghiên cứu nằm khoảng 10-50C, tương ứng với cực đại bước sóng dải LWIR, nêu yêu cầu kỹ thuật (Bảng 4.1) Để cung cấp nhiệt độ thấp mơi trường cho đáy nón, luận án sử dụng máy phát nhiệt dựa nguyên lý điện - nhiệt Peltier (TE) Các tham số làm việc máy phát nhiệt TE tính dựa phương pháp phần tử hữu hạn [112], kết luận án lựa chọn máy nhiệt TE AC-027 Hãng TE Technology [114] với thông số kỹ thuật phù hợp yêu cầu Nhiệt độ đáy nón điều khiển tự động, dựa điều khiển tỷ lệ P.I.D thương mại (Yamatake SDC15) cảm biến cặp nhiệt điện (TC) kiểu K (Omron E52-CA1DY) (1.30) Trong thực tế, khái niệm nhiệt độ xạ sử dụng phổ biến [28]: (1.31) 1.4.2.5 Tính bất đẳng nhiệt hốc phát xạ thực Các hốc phát xạ thực thường có tính chất bất đẳng nhiệt, có hệ số phát xạ phổ địa phương theo hướng hiệu dụng mô tả dạng [28,57,58]: (1.32) hệ số phát xạ phổ địa phương theo hướng hiệu dụng hốc phát xạ điều kiện đẳng nhiệt, lượng hiệu chỉnh điều kiện bất đẳng nhiệt, phụ thuộc nhiệt độ vách hốc Các đại lượng hệ số phát xạ hiệu dụng hốc phụ thuộc cấu tạo (kiến trúc hình học, đặc trưng quang học vật liệu) phân bố nhiệt độ hốc.Trong trình thiết kế hốc phát xạ, đặc trưng xạ xem xét trước tiên điều kiện đẳng nhiệt 1.5 Kết luận Chương Chương trình bày tổng lược khái niệm nhiệt xạ, xạ vật đen tuyệt đối xạ vật thực, đặc biệt xạ hốc phát xạ Nguồn giả vật đen dựa hốc phát xạ hình trụ - đáy nón lõm cho xạ có tính định hướng, hệ số phát xạ cao phân bố xạ đồng đều, phù hợp với ứng dụng chuẩn hóa ảnh nhiệt Dòng xạ từ bề mặt hốc phát xạ bao gồm thành phần phát xạ thành phần phản xạ Do hiệu ứng này, hốc phát xạ đặc trưng đại lượng hệ số phát xạ hiệu dụng Hệ số phát xạ phổ theo hướng hiệu dụng đại lượng đặc trưng xạ quan trọng hốc phát xạ vật đen, có tính chất phụ thuộc vào kiến trúc hình học, đặc trưng quang học vật liệu làm vách phân bố nhiệt độ bề mặt hốc phát xạ Trong trình thiết kế hốc phát xạ vật đen, việc tính tốn hệ số phát xạ phổ theo hướng hiệu dụng điều kiện hốc đẳng nhiệt bước bắt buộc Bằng cách tạo hốc phát xạ có kiến trúc hình học phân bố nhiệt độ bề mặt hốc hợp lý, người ta nhận xạ hốc có đặc trưng xấp xỉ đặc trưng xạ vật đen tuyệt đối, đáp ứng yêu cầu ứng dụng cụ thể CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƯNG BỨC XẠ CỦA HỐC PHÁT XẠ VẬT ĐEN Để xác định hệ số phát xạ phổ theo hướng hiệu dụng hốc phát xạ, người ta sử dụng phương pháp [26,28]: - Phương pháp tính tốn; - Phương pháp đo lường thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm sử dụng hệ thống thiết bị phức tạp, sử dụng để đo lường đại lượng đăc trưng xạ nguồn giả vật đen [28,63] Các phương 19 pháp tính toán hệ số phát xạ hiệu dụng sử dụng thiết kế đánh giá đặc trưng xạ hốc phát xạ vật đen bao gồm: i) Phương pháp tính tốn tất định,và ii) Phương pháp tính tốn khơng tất định (mơ xạ phương pháp Monte Carlo) [26,28,31,39,40,43,56,60,61,64] 2.1 Phương pháp tính tốn tất định 2.1.1 Các biểu thức tính tốn gần Phương pháp tính gần có đặc điểm đơn giản tiện dụng, cho phép đánh giá hệ số phát xạ hiệu dụng hốc thông qua kiến trúc hình học hốc như: kích thước độ ra, tỷ lệ diện tích bề mặt độ diện tích bề mặt hốc, tỷ lệ chiều dài hốc trụ bán kính độ Trong biểu thức tính gần đúng, phụ thuộc hệ số phát xạ hiệu dụng vào tính chất xạ bề mặt hốc (hệ số phát xạ hệ số phản xạ bề mặt) mô tả Các biểu thức tính tốn gần cho phép đánh giá sơ hệ số phát xạ hiệu dụng số hốc phát xạ có kiến trúc tiêu chuẩn với độ xác mức chấp nhận 2.1.2 Phương pháp giải tích 2.1.2.1 Phương trình tích phân Hệ số phát xạ hiệu dụng hốc phát xạ tính phương pháp giải tích, dựa việc giải hệ phương trình tích phân mô tả trao đổi nhiệt xạ bề mặt, trường hợp hốc đẳng nhiệt khuếch tán hoàn toàn định luật Kirchhoff áp dụng cho đặc trưng xạ bề mặt hốc [48] Theo (1.21), dòng xạ diện tích bề mặt hốc có tọa độ tính [68]: (2.8) Nếu đặc trưng xạ không phụ thuộc phổ nhiệt độ, (2.8) trở thành: (2.9) Hình 4.5: Phân bố e,n hàm tỷ số L/R (R/r =1) Độ rọi biểu diễn qua hệ số góc : Hình 4.7: Phân bố e,nnhư hàm (L/R =3, R/r =1) (2.11) Thay (2.11) vào (2.9), thay (định luật Stefan - Boltzmann), ta có:  (định luật Kirchhoff), chia hai vế cho (2.13) Hay điều kiện đẳng nhiệt (2.13) rút gọn thành: (2.14) Phương trình (2.14) phương trình cho hệ số phát xạ địa phương hiệu dụng hốc phát xạ, có dạng phương trình tích phân Fredholm loại hai Tất kích thước lại hốc phát xạ phải xác định theo trị số bán kính độ r Với xác định, tăng dần tới xấp xỉ đơn vị tỷ số tăng, tốc độ tăng lớn khoảng từ đến (Hình 4.2) Kết khảo sát cho thấy, có giá trị cao, tham số lớn Riêng góc , có phụ thuộc khơng tuyến tính Với khơng đổi, xác định, giá trị tăng tăng (Hình 4.5) Tồn giá trị "tới hạn", tiệm cận giá trị lớn Giá trị có phụ thuộc vào tỷ số , góc hệ số phát xạ Góc nhỏ cho phép lựa chọn giá trị bé Hệ số lớn, tỷ số lựa chọn nhỏ đảm bảo giá trị đáp ứng yêu cầu (Hình 4.5) Trên Hình 4.7 quan sát thấy có hai dải giá trị góc cho giá trị cao:  = 33 40  = 50 60 Góc  lớn không mang lại giá trị cao, hay tồn đáy nón hốc hình trụ làm tăng đáng kể hệ số phát xạ hiệu dụng Trường hợp ghi nhận cực tiểu lân cận giá trị = 45 Hàm có phụ thuộc vào tham số : nhỏ, phụ thuộc e,n vào  18 nhu cầu công việc liên quan tới thiết kế hệ thống cho hốc hình trụ - đáy nón lõm, phục vụ hiệu cho trình chế tạo nguồn giả vật đen luận án 2.1.2.2 Các phương trình tính tốn hệ số phát xạ hiệu dụng hốc hình trụ đáy nón lõm Nếu hốc phát xạ khuếch tán hồn tồn, đóng kín đẳng nhiệt, diện tích vách hốc phát xạ giống hệt vật đen tuyệt cường độ Theo De Vos [70], dòng phản xạ từ diện tích thiếu hụt: i) phần phát xạ từ diện tích độ rọi tới nó, ii) phần phát xạ từ bị phản xạ diện tích [60]: CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG NGUỒN GIẢ VẬT ĐEN DỰA TRÊN HỐC DẠNG HÌNH TRỤ - ĐÁY NĨN LÕM CHO HIỆU CHỈNH BẤT ĐỒNG NHẤT ẢNH CỦA CAMERA ẢNH NHIỆT 4.1 Các yêu cầu nguồn giả vật đen Nguồn giả vật đen chế tạo có vai trò nguồn xạ chuẩn dùng cho kỹ thuật NUC ảnh nhiệt, có kích thước xách tay hoạt động điều kiện thực địa Bảng 4.1: Yêu cầu kỹ thuật hệ thồng STT Yêu cầu kỹ thuật Đơn vị đo Kiến trúc hình học Dải phổ hoạt động m Đường kính độ ra,  mm Hệ số phát xạ hướng pháp tuyến hiệu dụng Dải nhiệt độ điều khiển Nguồn ni C VDC Cần đạt Hình trụ, đáy nón lõm 8-12  110  0,9650,005 (2.16) phần ngoặc vế phải phương trình (2.16) độ phát xạ hiệu dụng hốc phát xạ theo (1.25), hệ số góc y ds=rdrd  r O R0 R 1.0  10 50 ( 1C) 12 4.2 Nghiên cứu thiết kế hốc phát xạ X = 2R/tan x L Hình 2.3: Kiến trúc hình học hốc hình trụ, đáy nón lõm [39] Xét hốc phát xạ dạng hình trụ - đáy nón lõmkhuếch tán đẳng nhiệt, thỏa mãn (Hình 2.3) Dựa (2.16), Z Chu [39] xây dựng phương trình tính hệ số phát xạ địa phương hiệu dụng phần khác hốc Cụ thể, phương trình hệ số phát xạ địa phương hiệu dụng cho đáy nón có dạng [39]: (2.17) Hình 4.2: Phân bố e,n hàm R/r (L/R= 6,  = 60) Các tham số thiết kế hệ thống hốc phát xạ nghiên cứu (Hình 3.2) xác định kỹ thuật tối ưu hóa dựa mơ [107,108], sử dụng cơng cụ tính dựa mơ Monte Carlo để khảo sát phân bố hàm kích thước tỷ lệ , góc hệ số phát xạ Các tiêu chí đánh giá quan trọng : i) Yêu cầu độ gọn nhẹ nguồn giả vật đen, ii) Yêu cầu giá trị hệ số phát xạ theo hướng pháp tuyến hiệu dụng e,n hốc phát xạ Bài toán tìm hệ số phát xạ hiệu dụng trước tiên trở thành tốn xác định hệ số góc (2.17) Do hốc có kiến trúc hình học phức tạp, việc xác định hệ số góc khó khăn với khối lượng tính tốn lớn Các tính toán Z Chu [39] cho thấy: - Để tăng hệ số phát xạ hiệu dụng hốc phát xạ dạng hình trụ, khơng thiết phải kéo dài ống trụ, có có mặt đáy nón lõm Điều làm đơn giản hóa việc trì phân bố nhiệt độ phần ống trụ - Hệ số phát xạ hiệu dụng đáy nón đồng cho trường hợp hốc phát xạ thực tế, nghĩa có hệ số phát xạ vật liệu bề mặt cao, độ đủ nhỏ độ dài trụ đủ lớn 8 17 - Trị số hệ số phát xạ hiệu dụng đáy nón đạt xấp xỉ đơn vị lựa chọn tham số hình học phù hợp Các tính tốn giải tích thực cho điều kiện khác hốc phát xạ có bề mặt khơng khuếch tán hồn tồn với khó khăn định q trình tính tốn [39,40,56,60,61] 2.2 Phương pháp mơ Monte Carlo Mơ Monte Carlo hồn tồn áp dụng nghiên cứu trình quang xạ trình có tính ngẫu nhiên [73,75,76] 2.2.1 Phương pháp Monte Carlo đo lường xạ 2.2.1.1 Mơ hình hóa ngẫu nhiên tính chất quang học bề mặt Tính chất phản xạ bề mặt mơ hình hóa hàm phân bố phản xạ lưỡng hướng (BRDF) đề cập (1.23),có tính chất tn thủ ngun tắc thuận nghịch quang học [57,58,64,68,72,77], hệ tọa độ cầu (Hình 2.4) có dạng [28,54,55]: quỹ đạo xạ bề mặt hốc ii) xác định hướng phản xạ Số lượng tia xạ cần mô để đảm bảo sai số thống kê < 10-4 [28,90] Xác suất xảy phản xạ khuếch tán phản xạ kiểu gương xác định tỷ số khuếch tán Hướng phản xạ xác định theo hàm mật độ phân bố tương ứng Quỹ đạo xạ coi chấm dứt giao cắt với độ trọng số thống kê sau k lần phản xạ nhỏ cho trước Giải thuật xây dựng môi trường LabView Đối với tổ hợp tham số hốc, thuật toán mơ MC tính giá trị theo (3.30) (3.31) So sánh kết tính cho hốc đẳng nhiệt điều kiện thuật tốn mơ luận án phần mềm STEEP3 Virial Inc [41] (Bảng 3.4), ta thấy sai khác trung bình nằm khoảng 10-4, cho thấy giải thuật mô đủ tin cậy để sử dụng tính tốn đặc trưng xạ thiết kế hốc phát xạ vật đen Điểm mạnh cơng cụ tính thời gian tính nhanh cho kết trực quan, có ý nghĩa thực tiễn việc thiết kế hốc phát xạ quan tâm Bảng 3.4: Hệ số phát xạ theo hướng pháp tuyến hiệu dụng hốc hình trụ đáy nón lõm (L/R = 6, R/r =1,  = 60) (2.21) Hệ số phát xạ vách hốc, ( ) 0.7 0.8 0.9 Hình 2.4: Hàm phân bố độ phản xạ lưỡng hướng BRDF [77] Khơng có bề mặt thực có tính chất phản xạ khuếch tán phản xạ gương lý tưởng [26] Tính chất phản xạ bề mặt phân loại dựa độ nhám bề mặt [54,77,78,79,80] Các bề mặt thực thường có tính chất phản xạ khuếch tán gương, phản xạ bề mặt mơ hình hóa tổ hợp tuyến tính phản xạ thành phần Mơ hình phản xạ khuếch tán - gương đồng (USD) phổ biến, có nhiều hạn chế BRDF mơ hình USD viết [21,57,58,81]: (2.25) Mơ hình BRDF thành phần (3C BRDF) mơ tả gần tính chất phản xạ bề mặt thực so với mơ hình USD, nhiên khối lượng tính tốn lớn [64,77]: (2.26) Hệ số phát xạ theo hướng pháp tuyến hiệu dụng, Kết J.Wang (2013) [41] 0.99125 0.99475 0.99757 Kết tính tốn mô MC luận án 0.991084 ( = 2.62E-05) 0.994903 ( = 1.79E-05) 0.997723 ( = 1.44E-05) 3.3 Kết luận Chương Luận án sử dụng kỹ thuật đa thức nội suy bậc để tính hệ số phát xạ hiệu dụng hướng pháp tuyến cho hốc hình trụ - đáy nón lõm dựa biểu thức hệ số góc xử lý, biến đổi đưa dạng tường minh Kết tính có độ xác phù hợp với kết nhận phương pháp giải tích số với sai lệch trung bình nằm khoảng 10-4 Luận án nghiên cứu, xây dựng cơng cụ tính tốn hệ số phát xạ theo hướng pháp tuyến hiệu dụng hốc hình trụ - đáy nón lõm sở giải thuật mô Monte Carlo dựa hấp thụ xạ Trong giải thuật này, tính chất phản xạ khuếch tán theo hướng bề mặt hốc mơ hình hóa dựa mơ hình phản xạ bề mặt B.T Phong sửa đổi lan truyền xạ theo hướng bên hốc mô khảo sát mặt phẳng chiều Điều cho phép giảm thiểu khối lượng độ phức tạp tính tốn q trình theo dấu xạ kỹ thuật vẽ sơ đồ tia Kết nhận phù hợp với kết tính tác giả khác [41], với sai lệch nằm khoảng 10-4 Với ưu điểm thời gian tính tốn nhanh, độ xác độ tin cậy đạt yêu cầu, kỹ thuật tính tốn nghiên cứu nội dung Chương đáp ứng 16 dụng mơ hình phản xạ khuếch tán theo hướng (Mơ hình Phong sửa đổi) để mơ tả phân bố phản xạ bề mặt (Hình 3.3) [101]: với BRDF thành phần phản xạ khuếch tán (Diffuse), gương (Specular), kiểu gương (Quasi-Specular) bóng (Ghost) (3.27) với hàm BRDF bề mặt , số mô tả dạng búp phản xạ kiểu gương, Phản xạ gương y A(0, R) B(L,R) C(L,r) i(,b) y0 G(R/tan,0) (0,0) F(0,-R) Hình 2.8: Mơ hình phản xạ kiểu gương chiếu sáng Phong [86] x (X’,Y’) r(,,s)  B.T.Phong (1975) đề xuất mơ hình phản xạ bề mặt dựa kinh nghiệm, thành phần phản xạ gương (2.25) mơ tả dạng (Hình 2.8) [83]: (2.29) D(L,-r)  E(L,-R) Hình 3.2: Mơ hình hốc phát xạ hình trụ - đáy nón lõm nghiên cứu i Phản xạ khuếch tán s g Búp phản xạ gương r Hình 3.3: Mơ hình phản xạ khuếch tán theo hướng [101] Hệ số hấp thụ hướng pháp tuyến hiệu dụng hốc tính thực mơ N tia xạ có trọng số thống kê ban đầu : (3.30) với k = 1,2, ,m số lần phản xạ tia thứ i Trọng số tính là: (3.31) đó: hàm mật độ phân bố phản xạ khuếch tán phản xạ gương tương ứng Áp dụng (3.22), ta tính Mơ khảo sát lan truyền xạ hốc phát xạ thực dựa kỹ thuật vẽ sơ đồ tia ngược thông qua hai bước bản: i) dò tìm điểm giao cắt tỷ số phần phản xạ gương xạ rọi, số mũ k mơ hình hóa kích thước búp phản xạ kiểu gương, điều chỉnh cho khớp với liệu thực nghiệm [54,79,83-85] Năng lượng phản xạ có tính chất phụ thuộc góc Mơ hình Phong ưa chuộng đồ họa máy tính tính đơn giản hiệu Phân bố dòng xạ theo khơng gian tọa độ góc thay hàm mật độ xác suất (PDF) biến ngẫu nhiên tương ứng [28] 2.2.1.2 Xác suất trình lan truyền tương tác xạ Tương tác xạ mơi trường quang học có quy luật (1.12) Trong mô Monte Carlo, trị số xác suất xảy tượng hấp thụ, phản xạ, hay truyền qua xạ tương tác với môi trường Nếu (2.25) kd + ks =1 (2.26) kd + kqs + kg =1 (0 kd , kqs ,kg ,1), sử dụng xác suất xảy dạng phản xạ tương ứng mơ hình nêu 2.2.1.3 Vẽ sơ đồ tia Trong mô Monte Carlo thường sử dụng kỹ thuật vẽ sơ đồ tia nghịch đảo để khảo sát quỹ đạo tương tác xạ với bề mặt không gian Tại điểm tương tác, dạng tương tác xạ tới bề mặt xác định theo xác suất biết trước hướng phản xạ hệ tọa độ cầu xác định dựa hàm BRDF Quá trình vẽ sơ đồ tia thực lặp lại cách liên tục quỹ đạo tia kết thúc 2.2.1.4 Kỹ thuật gán trọng số thống kê Theo ngun tắc bảo tồn lượng sau lần tương tác với bề mặt, lượng xạ ban đầu bị hấp thụ phần phần lại bị phản xạ [70] 10 15 Nếu xạ có lượng ban đầu E, sau phản xạ k lần bề mặt , lượng lại [78]: (2.34) Nếu , tương ứng với xạ coi bị hấp thụ hồn tồn Trong mơ xạ, xạ nguyên phát gán trọng số thống kê , trình vẽ sơ đồ tia cho xạ dừng lại sau k lần phản xạ, trọng số xạ ( nhỏ cho trước) Điều có ý nghĩa lớn việc kiểm sốt tính hội tụ giải thuật mơ [75] 2.2.2 Mơ Monte Carlo tính tốn đặc trưng xạ hốc phát xạ 2.2.2.1 Phương pháp mô dựa phát xạ Phương pháp dựa định nghĩa thơng lượng dòng xạ khỏi bề mặt phát xạ khuếch tán (1.17) Việc xác định dòng xạ khỏi bề mặt trở thành việc xác định số lượng phản xạ lần, lần, lần, bề mặt [89]: Bảng 3.3: Hệ số phát xạ trung bình hiệu dụng đáy nón (e)tb hốc phát xạ hình trụ - đáy nón lõm có hệ số phát xạ bề mặt = 0,7 (2.36) Nếu bề mặt phát xạ lượng [53], ta tính được: lượng dòng xạ (2.38) S tổng diện tích bề mặt hốc, s diện tích độ, N tổng số “hạt” xạ phát xạ toàn bề mặt hốc, Nout tổng số "hạt" thoát khỏi độ Mô dựa phát xạ cho phép xác định hệ số phát xạ địa phương hiệu dụng hốc bất đẳng nhiệt cách trực tiếp, có ý nghĩa thiết kế phân bố nhiệt độ hốc phát xạ Hạn chế phương pháp đòi hỏi phải tính tốn hàm phân bố phát xạ cho bề mặt, khối lượng tính tốn chung lớn có độ phức tạp cao 2.2.2.2 Phương pháp mô dựa hấp thụ xạ Có thể xác định thơng qua hệ số phản xạ hiệu dụng hay hệ số hấp thụ hiệu dụng hốc phát xạ thỏa mãn định luật Kirchhoff Nếu hốc có bề mặt đặc, xám, khuếch tán đẳng nhiệt, ta có [53]: (2.40) với độ phản xạ bề mặt vách hốc, vị trí đơn vị diện tích bề mặt hốc, có chất hệ số góc Nếu số " hạt" xạ rọi từ độ có "hạt" khỏi hốc sau k lần phản xạ, hệ số phản xạ bán cầu trung bình hiệu dụng độ tính [53]: L R0  8 8 12 12 12 12 0,25 0,25 0,5 0,5 0,25 0,25 0,5 0,5 30o 60o 20o 60o 20o 30o 30o 60o Kết tính đa thức nội suy bậc luận án 0,99980951470 0,99970362889 0,99938567800 0,99882927670 0,99994055869 0,99992127221 0,99969312250 0,99950666248 Kết dùng giá trị tính tốn Z.Chu [39] 0,999793 0,999694 0,999283 0,998815 0,999931 0,999901 0,999673 0,999484 Các giá trị dFy0,ap tính trực tiếp tính đa thức nội suy tương đương với sai số khoảng 10-7 đến 10-8 (Bảng 3.2) So sánh với kết Z.Chu [39], giá trị dFy0,ap tích phân dF2y0,ap dFx,ap tính đa thức nội suy cho trùng khớp khoảng 4.10-4 Kết tính hệ số phát xạ trung bình hiệu dụng đáy nón kỹ thuật đa thức nội suy so sánh với kết tính theo phương pháp [39], với sai lệch nằm khoảng 10-4 (Bảng 3.3) Kỹ thuật đa thức nội suy bậc cho phép tính hệ số phát xạ hiệu dụng đáy nón cách nhanh chóng tiện dụng, có tính ứng dụng cao q trình thiết kế hốc phát xạ hình trụ - đáy nón lõm, đòi hỏi kỹ tính định [98] 3.2 Nghiên cứu tính tốn hệ số phát xạ theo hướng pháp tuyến hiệu dụng hốc hình trụ - đáy nón lõm phương pháp mơ Monte Carlo Xây dựng giải thuật mô Monte Carlodựa hấp thụ xạ dùng để tính hệ số phát xạ phổ theo hướng pháp tuyến hiệu dụng hốc dạng hình trụ đáy nón lõm điều kiện đẳng nhiệt Trên Hình 3.2 mơ tả hốc dạng hình trụ - đáy nón lõm, L độ dài phần hình trụ, R bán kính hình trụ, r bán kính độ (r