Abstract:

近红外光谱检测技术(NIRS)在塑料分选中的应用旨在对塑料种类与组份进行识别,从而提高回收效率最终实现资源的综合利用。本文首先介绍传统塑料分选技术发展；其次概述近红外检测技术原理与其在塑料领域的应用现状；最后对在塑料分选领域应用前景进行了总结与展望。在塑料分选领域,近红外光谱检测技术相比传统的物理和化学检测方法,具有快速、无损、高效等明显的优势,可通过实时、在线检测,定性与定量的方式对未知样品进行识别与分选。尽管该技术在一些实验研究中已经取得了显著的阶段性成果,但在实际工程应用特别是检测的精准度,外延新的应用场景等方面仍需进一步研究和优化。

Abstract:

介绍了小型低温制冷机用直线压缩机的结构和动力学理论,结合国内外近20年来的文献和报道,总结了国内外主要研究单位的直线压缩机研究进展。对影响直线压缩机的关键因素如磁路设计、支撑结构、间隙密封技术进行了总结,最后指出当前小型低温制冷机用直线压缩机的未来研究趋势。

Abstract:

传统的固体激光器体积、重量大,功耗高,限制了其在空间受限设备中的应用。被动调Q的LD泵浦免温控固体激光器省去了复杂的温度控制装置,调Q机构简单,能够满足复杂温度环境的特殊应用场景的小型化、低功耗要求。提出了基于双波长LD泵浦实现宽温度范围免温控阈值自适应的106μm激光脉冲输出方法。基于Nd∶YAG晶体设计了角锥棱镜谐振腔,仿真分析了LD泵浦源到激光棒的面心距对热负载的影响,并确定4mm的最佳面心距。数值分析了相同泵浦功率下-40～60℃温度范围内激光静态能量输出变化,以及不同初始透过率的可饱和吸收体对激光阈值脉宽的影响。计算结果表明在-37℃～60℃范围内,阈值脉宽都在200 μs以下,阈值脉宽最低点达到了294 μs。构建主波实时探测的阈值自适应调节装置并搭建实验系统,实验结果表明,在温度范围为-35～60℃时,阈值脉宽变化范围为40～180 μs。采用激光腔体一体加工成型,应用轻量化的铝合金材料,实现工程化应用,体积835mm×44mm×295mm,重量约为230 g。在238初始透过率的饱和吸收体条件下实现单脉冲输出能量42mJ,脉冲宽度52ns。

Abstract:

在实际应用中,光源的输出能量稳定性影响着光源在各种应用中的可靠性和性能,如激光治疗、光谱分析、光电对抗以及光成像等领域。本文首先对光学参量振荡器(OPO)系统从激光泵浦源、谐振腔结构和非线性晶体三个方面对输出能量稳定性进行分析。实验方面,使用BaGa4Se7(BGSe)晶体搭建脉冲激光泵浦的3～8μm中红外OPO辐射源,从激光泵浦源和OPO系统两部分对输出能量波动性进行了详细的测量和分析。当输入泵浦能量为30mJ,正入射输出4.5μm波长时,平均能量为2.151mJ,标准差为5649 μJ,计算RMS波动为262。根据分析得出,随着激光增益的提高和腔损耗的减小,输出脉冲的波动减小。该研究为不同应用场景下BGSe晶体的红外辐射源的工作参数的选择提供了有益的指导。

Abstract:

高功率线偏振窄线宽光纤激器在功率光谱合成、相干探测等方面具有广泛的应用前景。在高功率线偏振窄线宽光纤激光器中,模式不稳定(TMI)效应是限制其功率提升的主要因素之一。本文分析了TMI效应对高功率线偏振窄线宽光纤激光器输出功率的影响,提出了TMI效应的抑制方法。文章采用长波泵浦技术,输出功率100mW的单频激光器作为种子源,相位调制器将种子源线宽展宽至25GHz,经三级放大,最终实现了线宽25GHz、功率22 kW、中心波长1064nm、消光比98的线偏振窄线宽激光输出,光束质量M2x=12、M2y=121。分析了泵浦波长对TMI效应的影响:由于光线芯径较小(20μm),增益光纤对泵浦光吸收系数较高(18dB/m@976nm),纤芯温度较高,加上泵浦光量子亏损引入的热,导致纤芯折射率发生变化,较低功率下发生TMI效应,当泵浦波长向长波偏移时,泵浦光的量子亏损降低,同时泵浦吸收系数也降低,无论在光纤全长、还是单位长度上的热分布均减小,增大了TMI阈值,提升了线偏振窄线宽光纤激光器的输出功率。

Abstract:

为探究水导激光加工过程中不同工艺参数对K424高温合金刻蚀深度的作用,对K424高温合金进行了包括激光功率、进给速度及加工次数在内的三个关键工艺参数的影响刻蚀实验,实验结果表明:较大的功率、较小的进给速度和多次加工会产生更深的刻蚀。此外采用XGBoost、RF、BPNN以及SVR四种模型建立了激光功率、进给速度和加工次数与加工深度之间的预测模型。在拟合效果上XGBoost与SVR模型表现优异,最大误差百分比均不到03；在预测结果方面显示,XGBoost最大误差百分比6698,优于另三种模型。最后得出XGBoost模型在拟合和预测K424高温合金加工深度方面有更好的性能。与传统的干式激光加工相比,水导激光加工技术减少了材料热损伤,提高了加工质量。该研究为水导激光加工K424高温合金提供了参考。

Abstract:

在H2S气体浓度在线监测过程中,因其具有粘附性强的特点,容易发生管线吸附,从而导致测量结果存在偏差,尤其在痕量H2S检测过程中表现最为明显,所以开展H2S气体管线材料表面吸附特性研究尤为必要。本文基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS),设计并搭建了一套H2S浓度在线测定系统,并对该系统进行了测量性能检验,在此基础上进行了H2S在不锈钢材料表面常温吸附特性探究。实验结果表明,所搭建H2S浓度在线测定系统具有稳定性强、检测限低和灵敏度高的特点,利用此系统可以实现痕量H2S浓度的在线连续测定。经过一系列探究试验,证明了H2S在不锈钢材料表面存在明显且稳定的吸附作用,得出了H2S在不锈钢材料表面的单位面积吸附量在1014(个/cm2)量级。实验结果可以为痕量硫化氢在线精准测量提供一定参考。

Abstract:

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆FeW B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800W,扫描速度3mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50。此时熔覆层的维氏硬度均值为7579 HV,是基材的35倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。

Abstract:

为解决布料模拟滤波算法(CSF)自适应性不高的问题,提出了一种基于鲸鱼优化算法(WOA)和自适应参数调整的改进CSF算法(WOA CSF)。本文首先构造以误分类点云误差率最小为标准的适应度评价函数,然后采用WOA算法对CSF算法的四个参数进行自适应寻优,构建了WOA CSF滤波算法,最后开展了WOA CSF算法与CSF算法滤波实验的对比研究。实验结果表明:WOA CSF算法在城市、乡镇、村庄和山区等四种复杂环境下平均Kappa系数从6833提升到8154,平均总误差率从1054下降到662,平均I类误差率从2587下降到677,在复杂场景下较好地滤除非地面点的同时,又极大程度上保留了地形特征。

Abstract:

激光多普勒测速系统信号处理的过程中,通常采用快速傅里叶变换提取多普勒频移进而计算出被测物体运动速度,由于频谱泄露和栏栅效应的影响,会导致测量精度降低。本文提出了一种四项Nuttall窗和五项Rife Vincent窗的混合卷积窗函数结合改进的六谱线插值算法来降低频谱泄露和栏栅效应所带来的影响,从而提高激光多普勒信号处理精度。搭建了双光束后向散射差动式激光多普勒测速平台,通过仿真和实测得出在加入了RSN=-10dB的高斯白噪声的情况下使用该混合卷积窗所测量的最小相对误差为00027,而分别使用两个单一的窗函数测量的最小相对误差分别为00103和00461。从而验证了本方法的有效性。

Abstract:

随着高性能碲镉汞红外探测器对碲锌镉衬底质量要求的不断提高,研制高质量的碲锌镉衬底材料势在必行。本文采用真空高温热处理温场与源控制的衬底高温热处理工艺,系统地研究了主要热处理参数对碲锌镉衬底中Zn组分的影响,给出了Zn组分控制的热处理经验公式,初步获得了碲锌镉衬底中Zn组分的成分控制和高组分均匀性分布的方法,提高了碲锌镉衬底质量。

Abstract:

一款完整的红外焦平面探测器主要包含探测器件、读出电路、封装结构和制冷组件。目前根据不同应用场景,探测波段范围不断变宽、探测灵敏度需求提高、成像速度要求加快,对探测器设计提出了更严格、更复杂的指标要求。其中,读出电路将探测光信号转换为电信号传输至系统,是探测器组件的关键核心模块。本文设计了一款对应多色叠层量子阱型器件的红外焦平面探测器读出电路,能够实现同时间、同空间对四波段信号进行探测,并且同时读出,四波段信号的探测积分与读出之间没有互相干扰。探测器规格640×512,像元间距50μm(四波段),各波段信号可实现分时积分、分别可调,采用边积分边读出工作模式,读出帧频可达到四波段探测时≥50 Hz,电路噪声≤05mV,动态范围≥70dB,电功耗≤600mW,是一款超大规模低噪声高帧频的高性能读出电路。

Abstract:

InAs/GaSb Ⅱ类超晶格(T2SL)红外探测器由于具有宽光谱探测能力、较好的材料均匀性、可以抑制载流子俄歇复合率和灵活的能带设计等优点,在长波红外探测领域具有很大的优势。但由于暗电流较大,其性能并未达到理论预测。pπBn结构是在超晶格材料的吸收层和接触层之间增加单极势垒,以抑制G R暗电流和隧穿暗电流。本文分别从理论上研究了吸收层、势垒层和接触层的超晶格能带结构。模拟了pπBn结构的InAs/GaSb T2SL,研究了其吸收层掺杂浓度、势垒层掺杂浓度和势垒厚度对器件暗电流的影响。通过优化吸收层掺杂浓度、势垒层厚度和掺杂浓度,得到暗电流密度为8.35×10-7A/cm-2的pπBn结构InAs/GaSb T2SL,与优化前的结构相比,暗电流降低了一个数量级。研究过程不仅为pπBn结构的InAs/GaSb T2SL器件的低暗电流设计提供了指导,而且为优化超晶格器件的暗电流提供了一种系统的方法。

Abstract:

基于目前温度变化对机载红外搜索跟踪(IRST)系统探测距离的影响,建模分析了系统探测流程中目标与背景辐射对比度、大气透过率、光学系统、探测器性能随温度的变化情况,基于此提出了依据温度变化设置探测系统阈噪比的思想,且给出了具体设置算法。进一步仿真对比了优化阈噪比与传统恒定阈噪比条件下的探测概率包线,结果表明,前者的探测包线明显增大,说明依据温度设置阈噪比的方法可以显著提高IRST的探测性能。

Abstract:

飞行器红外成像仿真需要不同飞行条件下的温度场分布。本文利用标准(Standard)k ε模型、剪切应力传输(SST)k ε模型和Spalart Allmaras(S A)模型分别进行数值模拟仿真计算,研究不同飞行速度和飞行高度下的飞行器温度场分布,并对不同模型的结果进行对比分析。首先,利用MultiGen Creator软件对飞行器进行三维建模；其次采用Hypemesh软件和Fluentmeshing软件中进行面网格划分和体网格划分,最后采用Fluent 2022R1软件仿真飞行器静态温度场分布,通过改变湍流模型与边界条件设置,对不同飞行速度和不同高度下飞行器温度场进行数值模拟仿真,并与理论结果进行了对比分析。实验结果显示,3种湍流模型均能较好的模拟飞行器蒙皮与尾喷管内壁壁面温度值。飞行器蒙皮温度随着飞行马赫数的增加不断升高；随着飞行高度的升高而不断地降低,与理论结果变化规律一致。在尾喷管内壁面温度仿真中,3种湍流模型仿真的内壁面温度最高相差21 K,相对误差在18左右,在红外仿真中近似忽略不计,故3种湍流模型均适合尾喷管内壁面温度场仿真。在蒙皮温度场仿真中,3种湍流模型仿真计算的蒙皮平均温度值与理论温度值的相对误差均在5以内,均可满足红外成像仿真的温度差值要求,其中k ε模型在蒙皮温度场模拟中与理论温度值最为接近,因此k ε模型精度更高,更适合于飞行器的流场仿真,能更好地仿真出空气动力加热对飞行器温度场的影响。

Abstract:

目标跟踪是光电设备的基本功能。为了应对跟踪任务中目标快速运动、复杂背景干扰以及遮挡的影响,不同于传统生成式方法与核相关滤波方法,本文提出一种使用深度学习的红外目标跟踪算法,使用双分支孪生特征提取网络对输入进行空间映射,经锚框划分图像区块后,分流为区域候选网络的“分类”与“回归”分支并进行特征模板匹配,对每个锚框进行分数评价后取“分类”分支中的最佳锚框,经“回归”分支进行预测边界回归后确定目标跟踪预测框,得到一种可以达到实时要求的红外单光宏观单目标跟踪算法。这种方法能够通过完全离线端到端训练整体系统参数获得,其制作过程简单,只要方法得当地进行参数精调,其性能有充分潜力可供挖掘。

Abstract:

设计了一种多模复合制导仿真中利用三轴仿真转台实现弹体姿态和弹目视线运动的复合模拟方法。首先阐述了合成目标视线方法的技术原理,建立了仿真坐标系统,给出了角速度矢量转换及其软硬件空间的映射关系,然后研究了合成目标视线半实物仿真的实现流程,推导了三轴仿真转台驱动数据解算和导引头稳定回路注入视线角速度解算方法；最后开展了合成目标视线法的数学仿真,与真实视线模拟方法相比,导引头跟踪目标的光轴运动规律以及目标偏差角和弹目视线角速度指令输出一致,为多模复合制导半实物仿真中弹目视线运动的模拟实现方案提供了一种新的技术手段,也为该方法的仿真应用提供了技术支撑。

Abstract:

随着水面无人艇技术的不断发展和应用,其对于舰船的威胁程度也日益加剧。以末敏弹打击水面无人艇为背景,为了提升多元激光/红外/毫米波探测器对水面小型目标的识别性能,提出了一种基于多通道卷积神经网络(Multi Channel Convolutional Neural Network,MCCNN)和极端梯度提升决策树(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)的复合探测信号识别方法MCCNN XGB,同时构建了单通道CNN识别网络与基于人工特征提取的XGBoost识别算法作为对照,最终通过水面目标无人机载探测试验数据对上述三种模型的目标识别性能进行评估与对比。测试结果表明,基于MCCNN XGB的识别算法表现最佳,测试准确率达到了97.26。本文所提出的识别方法能够有效进行复合探测信号的特征提取,并且能够降低误识别率与漏识别率,具有较好的识别效果。

Abstract:

针对芯片在塑封工艺中的表面缺陷检测,设计一款大面阵高分辨率三变倍双远心光学系统。通过远心理想模型分析和像差优化,得到一款大视场、高精度、可变倍、低畸变的双远心光学系统。该系统采用6500W像素的大面阵工业相机,由13片球形透镜组成,工作波长在可见光范围内,F数为7,放大倍率为-0305x、-0427x和-0500x,系统总长小于362mm。设计结果表明,不同倍率下的全视场调制传递函数在奈奎斯特频率156 lp/mm处都大于01,最大畸变不超过02,物方远心度小于02°,该光学系统成像质量良好,在工业表面缺陷检测光学设计领域有着一定的参考价值。

Abstract:

针对宽动态范围红外图像在视觉效果方面出现的对比度低、细节信息不凸显及整体清晰度较差问题,本文提出了一种基于引导滤波分层的宽动态范围红外图像细节增强算法。该算法采用方差决策加权引导滤波对原图作分层,得到了更接近原图的基础层和更精细的细节层。为提高基础层的对比度,首先改进CLAHE的全局剪切点提升增强效果,然后基于AC视觉显著模型指导全局和改进局部直方图的融合,合理兼顾了图像背景和目标；为有效加强细节信息,基于多尺度加权引导滤波得到了信息更全面的新细节层,接着采用梯度域导向滤波对其消噪,再由Sigmoid函数压缩强边缘并突显细微目标,最后将两层信息融合并输出。实验结果表明,该算法在主观视觉和定量指标上均强于对比算法,且自适应强,鲁棒性好。

Abstract:

路面坑洼作为路面结构的重要缺陷之一,对于保障自动驾驶车辆的行驶安全或移动机器人运行具有重大意义。在处理路面坑洼检测时,面临着挑战性的计算机视觉任务,要求在不同的工况下对多样化的数据样本进行处理。诸如雾、雨、雪等天气因素会对道路图像的质量和可见性产生负面影响,进而增加了数据预处理和特征提取的难度。传统的目标检测算法通常难以有效适应这些场景变化,导致训练数据集无法充分反映道路坑洼的多样性和复杂性,从而降低了目标检测模型的泛化能力和准确性。在实际应用中,这些方法容易导致漏检和误检的错误,对道路状况识别和评估的效率和质量造成影响。本文提出了一种基于YOLOv5的改进的路面坑洼检测算法,通过引入一个概念简单、功能强大但非常新颖的注意力机制(BiFPN),并替换适合的激活函数与损失函数,提升了模型的检测精度以及查全率,同时降低计算参数,简化检测模型。经实验验证,本文改进的算法与原模型相比准确率(Precision)提升了7.2,召回率(Recall)提高了5.5,平均准确率(mAP)达到了80.8,较原YOLOv5s模型提升了2.1。综上,与常用的一类传统算法相比,本文的改进算法能在几乎不牺牲运行速度的情况下较为明显地提高检测精度,降低漏检率,且不影响检测时的帧率,具有较好的移动端部署价值与对相应研究的参考价值。

Abstract:

为发挥遥感图像在国防军事、公共安全、环境监测等领域的重要作用,如何融合已配准的高分辨率全色图像与低分辨率多光谱图像的互补信息成为当前研究的重点。尽管近年来全色锐化方法已取得较大进步,但大多数方法仍受到以下限制:一方面,利用Wald协议退化生成不同尺寸图像时会造成信息损失；另一方面,受到网络结构和单一注意力的限制,无法同时利用全局和局部特征。为解决以上问题,本文提出了基于联合注意力的渐进式网络(Pan-sharpening based onmulti-attention progressive network),称为MAPNet。在该网络中,首先采用多阶段训练以减小尺寸变化带来的光谱和细节损失。其次设计联合注意力模块,将自注意力、空间注意力和通道注意力结合,实现对全局特征和局部特征、空间特征和通道特征的多模态分析,进一步提高MAPNet对纹理细节的保留能力。在高分二号卫星上进行大量对比实验和消融实验,定性和定量结果表明,本文方法融合效果优于其他10种方法,能够改善光谱失真和细节纹理丢失等问题。

Abstract:

提出了一种中红外波段宽范围低折射率检测的D型环双芯光子晶体光纤表面等离子体共振传感器。该结构为一个D型环,并在其内外表面都沉积一层金属层。采用全矢量有限元方法分析了该传感器的性能。结果表明,该传感器可以在中红外波段实现低折射率传感,并具有高传感灵敏度特性。分析物的折射率可检测范围为120～138,平均波长灵敏度和最大波长灵敏度可分别达到13717nm/RIU和21150nm/RIU,分辨率可达到194×10-5 RIU。该传感器可在化学、生物以及环境检测等领域有重要的应用。

Abstract:

在对两枚激光引信各一个通道开展慢速交会仿真试验过程中,发现两个通道在相同交会条件下的启动性能差别较大。本文对两枚引信发射组件、接收组件性能进行了测试,并结合距离截止测试结果进行了对比分析,发现两枚引信接收组件响应度方面性能相当,发射组件光功率对引信截止距离影响较大。