2009年第10期文章目次

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  • 1  第三代红外搜索和跟踪(IRST)系统
    王颖丽
    2009, 39(10):1017-1021.
    [摘要](760) [HTML](0) [PDF 910.40 K](703)
    摘要:
    红外搜索和跟踪系统是现代战争中重要的关键系统之一,随着军事的需要以及红外焦平面阵列的迅速发展,已经开始第三代红外搜索和跟踪系统的研究。第三代IRST系统的主要特点是探测和识别距离远,具有360°水平全景覆盖范围,单波段或双波段工作。本文主要介绍正在研制的几种典型的IRST系统,包括法国Thales的“月女神”IRST、法国Sagem的VAMPIR NG IRST、以色列Rafael的海上观察者等系统。未来的IRST系统将是多波段、多功能系统,能够实现全空域探测。文中还介绍了一些新的解决方案,如采用球形传感器和曲面焦平面,改善IRST系统的能力。
    2  红外热像技术应用于安全科学的研究进展
    刘辉,吴超
    2009, 39(10):1022-1027.
    [摘要](1465) [HTML](0) [PDF 1.01 M](897)
    摘要:
    为了解红外热像技术的研究情况及其应用于安全科学领域的科研进展情况,利用美国工程索引EI Compendex及US Patents和EP Patents数据库,以Thermal imaging or Infrared imaging,Application等为主题词检索了自2000年至今的研究成果,共检索出相关的研究论文7300多篇,专利1400多项(其中涉及安全科学技术领域的论文404篇,专利55项)。根据发表时间、作者国别、研究内容、应用领域及前沿方向等分别对这些文献作了详细统计和分析。最后从电气安全、石油化工安全、消防安全、建筑安全、交通安全以及矿山安全等领域论述了红外成像技术在我国安全科学领域的应用研究状况,并展望了其在安全科学的应用前景。
    3  精密光路偏转及焦距调整机构的发展
    朱华征 范大鹏 张智永 范世珣
    2009, 39(10):1028-1033.
    [摘要](520) [HTML](0) [PDF 1.10 M](1679)
    摘要:
    介绍了压电陶瓷和音圈电机在精密光路偏转和焦距调整机构的原理和发展状况;分析了偏转与调焦机构的主要结构形式、驱动特点及其在精密偏转与调焦机构中的应用前景;指出了需要进一步开展研究的关键技术。
    4  全光模数转换中的量化技术分析
    吴显理,李和平,廖进昆,唐雄贵,刘永智
    2009, 39(10):1034-1039.
    [摘要](509) [HTML](0) [PDF 949.56 K](613)
    摘要:
    全光模数转换在高速光信息处理领域具有重要的应用,量化是模数转换中的关键技术。文章综述了全光模数转换中量化技术的发展情况,重点讨论了基于光纤非线性效应的全光量化原理、系统结构、性能特点及在实际应用中需要考虑的因素。
    5  基于视频序列的数字图像拼接技术研究进展
    余宏生,金伟其
    2009, 39(10):1040-1045.
    [摘要](456) [HTML](0) [PDF 1.00 M](2269)
    摘要:
    基于视频序列的数字图像拼接是指将具有重叠区的多帧视频通过数字配准和融合获得单幅宽视场静态全景图或动态全景图。基于视频序列的数字图像拼接技术主要包括全局快速配准算法、运动目标分割算法和无缝融合算法。首先分析理想数字图像拼接系统的特性,然后介绍近年来基于视频序列的数字图像拼接技术的研究进展,最后分析其研究动向。
    6  斜入射条件下“猫眼”目标回波功率分析
    张博,张雏,武东生,刘杰,陈燕
    2009, 39(10):1046-1050.
    [摘要](607) [HTML](0) [PDF 997.37 K](622)
    摘要:
    建立了斜入射条件下“猫眼”目标回波功率的计算模型,在此基础上建立了非离焦和离焦两种情况下“猫眼”目标反射的几何模型,推导出非离焦和正负离焦条件下入射角的变化范围,引入有效接收面积概念,得到了正负离焦引起的“猫眼”目标的回波发散角和有效接收面积,得到了斜入射条件下“猫眼”目标的回波功率计算公式,对入射角和离焦量对“猫眼”目标回波功率的影响进行了数值模拟。结果表明:入射角和离焦量的共同作用引起“猫眼”目标有效接收面积和回波发散角的改变,进而引起反射光场能量分布的变化,只有满足特定条件的入射角才能产生回波功率,入射角和离焦量的增大引起回波功率的减小,其中离焦量的变化对回波功率的影响作用显著,当入射角和离焦量都为零时接收到的回波能量最强。
    7  激光主动探测空间目标的成像仿真
    韩意,孙华燕,李迎春,唐黎明,郭惠超
    2009, 39(10):1051-1054.
    [摘要](394) [HTML](0) [PDF 1.61 M](861)
    摘要:
    成像仿真可为地基激光主动成像探测系统的优化设计提供参考,为图像处理和空间目标识别算法开发奠定数据基础。介绍了国外成像仿真系统的功能和应用情况,在具体分析激光主动探测空间目标成像仿真原理的基础上,按照目标三维建模、目标散射特性分析、成像仿真及场景可视化四个方面,提出了自己的激光主动探测空间目标的成像仿真思路和方法。
    8  提高液体中脉冲激光致声转换效率的理论研究
    李秋实,王泽锋,胡永明
    2009, 39(10):1055-1059.
    [摘要](316) [HTML](0) [PDF 834.35 K](773)
    摘要:
    从液体中脉冲激光致声的理论出发,讨论了热膨胀机制下提高光声转换效率的措施,并着重讨论了不同液体媒质的特性对转换效率的影响;基于Helmholtz共振器的共振频率和放大特性理论,讨论了通过共振光声池的设计提高光声转换效率的可行性;指出在对光致声波可重复性和可控制性没有特殊要求的情况下,可采用高功率光纤激光器,通过汽化机制或介电击穿机制激发声波,提高转换效率。
    9  端泵Nd∶YVO4晶体端面镀制腔镜对其热透镜影响的理论分析
    肖孟超,李淑静,罗宁宁,檀慧明
    2009, 39(10):1060-1063.
    [摘要](354) [HTML](0) [PDF 946.87 K](417)
    摘要:
    用ANSYS对吸收15 W 808 nm泵浦光的端泵Nd∶YVO4晶体进行了温度场和变形量模拟。计算了Nd∶YVO4晶体单端有腔镜和两端都无腔镜情况下的热透镜解,得到了在Nd∶YVO4晶体上镀制腔镜会显著增大其热透镜的结论。用马赫-泽德干涉仪实测了Nd∶YVO4晶体热透镜解,该解与有限元模拟解相符,证明结论可靠,对大功率LD端泵的Nd∶YVO4激光器的腔型设计具有指导意义。
    10  一种全数字控制的工业激光器驱动电源
    刘玉 段士龙
    2009, 39(10):1064-1067.
    [摘要](415) [HTML](0) [PDF 878.23 K](589)
    摘要:
    介绍了一种全数字控制半导体激光器驱动电源方案。方案采用高速数字信号处理器产生高频率高分辨率的数字调制PWM直接驱动功率回路,完全采用软件实现闭环的控制,结合高精度AD采样,使得输出电流具有高精度、低纹波和高动态响应速度的特点。系统还提供六种保护功能,具有故障锁定及故障自诊断功能,具有数字化的远程通讯接口。
    11  两层介质圆筒热设备运行状态的红外监测
    康文秀
    2009, 39(10):1068-1069.
    [摘要](419) [HTML](0) [PDF 797.87 K](542)
    摘要:
    对两层介质组成的长圆筒形管道热设备,利用红外测温技术获得设备外表面的温度分布,即可计算出设备内的温度分布,从而获得其内部的运行状态或内壁缺陷信息,实现热设备的实时监测。
    12  一种可靠的红外通信协议设计与实现
    王成义,郭秀梅,丛晓燕
    2009, 39(10):1070-1073.
    [摘要](333) [HTML](0) [PDF 789.37 K](1289)
    摘要:
    介绍了一种可靠的红外通信协议设计方法。该方法采用自动重传的停止等待协议,即源点传输一数据帧后,必须等待一个确认;在终点的确认返回源点之前,源点不能发送其他的数据帧;如出错,则尝试重发,最多3次。通过实验,找到了比较适宜的等待时间,在实际应用中有较好的效果,可靠性得到提高。
    13  氧化层对于倒装焊接质量的影响和分析
    张智超,赵建忠
    2009, 39(10):1074-1077.
    [摘要](447) [HTML](0) [PDF 871.36 K](670)
    摘要:
    利用氧化铟易于溶于酸性溶液的性质,提出了在倒装焊接之前使用酸性溶液对铟柱进行酸洗。在未进行酸洗和进行酸洗的条件下,对比了样品在焊接之后的拉力以及在经过热循环后的盲元率,结果显示酸洗能够降低表面氧化层的影响,有效地改善倒装焊接的质量。
    14  InSb(111)、(211)及(110)晶面腐蚀极性研究
    马攀,陈湘伟,司俊杰
    2009, 39(10):1078-1081.
    [摘要](442) [HTML](0) [PDF 914.84 K](555)
    摘要:
    极性是InSb晶体结构的一种属性,文中研究了这种极性对InSb晶片湿法腐蚀的影响,并对这种极性产生的原因进行了分析。结果表明,对于工艺中常用的CP4腐蚀液,(111)及(211)晶面腐蚀时表现出极性,(111)A面平均腐蚀速率为2.2 μm/s,(111)B面的平均腐蚀速率为3.6 μm/s;(211)A面的平均腐蚀速率为3 μm/s,(211)B面的平均腐蚀速率为4.8 μm/s;而(110)晶面在腐蚀时未表现出极性效应,只存在一种腐蚀速率为4 μm/s。
    15  基于现代控制理论的直流电机控制器的设计
    金刚石,张俊蓉,吕宏宇,王歆玥,李婉怡,鹿玮
    2009, 39(10):1082-1085.
    [摘要](290) [HTML](0) [PDF 848.90 K](1219)
    摘要:
    直流电机的控制传统上采用PID算法,为了达到更好的控制效果往往还引入电流环,这将使计算量成倍增加;基于现代控制理论设计的二次型最优控制器效果优秀、算法简单、实现容易、调整方便,由于计算量小,所以可以使用更廉价的处理器,是廉价高性能控制器的首选。
    16  基于矢量运算的光电自准直系统建模研究
    黄银国,林玉池,王为,赵美蓉
    2009, 39(10):1086-1090.
    [摘要](374) [HTML](0) [PDF 1.08 M](406)
    摘要:
    针对光电自准直系统现有简化模型的局限,研究了一种基于矢量运算的的建模方法。以矢量运算理论为基础,通过对分划板任意点经光电自准直系统成像进行一般性分析,建立了分划板点坐标、平面镜转角与回像点坐标相互关系的数学模型,并提出了理想自准直系统的概念。通过数值仿真,分析了回像轨迹与平面镜转角的关系以及简化模型的原理性误差。根据分析的结论,进行了激光自准直实验验证。文中建立的模型对于大范围、高精度的光电自准直系统设计、误差分析与补偿具有一定的指导意义。
    17  基于非线性折射和吸收效应光限幅器的优化分析
    王龙,沈学举,严文科,张博,杨海林
    2009, 39(10):1091-1094.
    [摘要](350) [HTML](0) [PDF 836.63 K](586)
    摘要:
    推导了高斯光束入射情况下,基于非线性折射和非线性吸收效应限幅器的出射功率表达式,数值模拟了不同情况下的限幅曲线及最佳钳位输出功率和介质最佳限幅位置随主要参数的变化曲线。研究表明:当非线性吸收效应较弱时,输出功率随入射功率的增加存在衰减震荡现象,但是非线性吸收作用使其在高入射功率下的震荡周期显著大于低入射功率时的周期;随非线性吸收效应的增强,出射功率的震荡现象消失;当光阑线性透过率大于0.75时,强非线性吸收效应使限幅器仍然有很好的限幅能力;对于任意限幅光阑线性透过率的限幅器,非线性吸收相移和非线性折射相移之比存在某个临界值来区分吸收效应是提高还是降低器件的限幅能力。
    18  阶梯光栅光谱响应校准方法研究
    朱存光,亓洪兴,张骏,舒嵘
    2009, 39(10):1095-1099.
    [摘要](504) [HTML](0) [PDF 880.29 K](1159)
    摘要:
    阐述了阶梯光栅光谱仪的工作原理和成像特征,分析了阶梯光栅光谱仪存在特殊光栅响应的原因以及给定量探测带来的影响。在此基础上,有针对性地提出一种基于标准灯的光栅响应的校准方法,校准后可以给出不同波长信号强度的真实分布关系,给光谱定量分析提供了现实依据。
    19  一种差分输入HgCdTe红外探测器专用电流读出电路的研制
    袁红辉,陈永平,陈世军,刘强,徐星
    2009, 39(10):1100-1103.
    [摘要](528) [HTML](0) [PDF 976.61 K](540)
    摘要:
    利用差分输入的折叠共源共栅结构实现了一种在77 K工作的高性能低噪声HgCdTe红外探测器专用的电流读出电路。文中分析了它的噪声特性,并提出了减少噪声的措施。此电路用1.2 μm的标准CMOS工艺制造完成。经过测试,这种电流读出电路在低温77 K下能正常工作,反馈电阻大小为41 MΩ,等效输入噪声电流仅0.03 pA/Hz1/2,连接HgCdTe红外探测器后能正常工作。
    20  影响数字全息再现像像质的因素分析
    金洪震 王辉 邱培镇 吴琼
    2009, 39(10):1104-1107.
    [摘要](442) [HTML](0) [PDF 883.82 K](722)
    摘要:
    详细地讨论了CCD的感光像元、抽样间隔和感光面积这三个结构参量对数字全息再现像的影响,并分析了结构参量之间的相互关系。结果表明,CCD的三个结构参量不仅分别影响着数字全息图再现像的亮度、大小和分辨率,同时还与记录光路相关联并相互影响。在CCD的结构参量、物体大小及记录波长都确定的情况下,设计了最佳全息记录光路,使CCD的带宽得到了充分利用,获取的信息量也达到了极限。通过综合归纳,给出了充分利用CCD结构参量进行高质量数字全息记录的建议,并进行了实验验证。
    21  红外图像模拟中的红外光学系统影响分析
    曾朝阳,贾云鹤,戴琼松,郭海冰
    2009, 39(10):1108-1111.
    [摘要](350) [HTML](0) [PDF 965.15 K](475)
    摘要:
    基于红外成像原理对红外图像的模拟进行了分析,指出现有的红外图像模拟方法主要考虑被成像物的辐射能量分布以及红外探测器像元的视场划分,而忽视了热像仪光学系统对红外辐射信号的衍射效应,从而导致模拟的红外图像边界过于清晰与生硬,影响了模拟图像的逼真度。为考虑衍射效应对热图的影响,利用高斯点扩展函数对模拟热图进行卷积处理,结果表明:处理后的模拟红外图像细节更为逼真,有效的解决了模拟红外图像中边界过于明显的问题,在一定范围内提高了模拟红外图像与真实红外图像的相似程度。
    22  基于FPGA的小波图像实时处理方法
    季云松,郭成志,范璐璐,赵毅
    2009, 39(10):1112-1114.
    [摘要](348) [HTML](0) [PDF 857.59 K](435)
    摘要:
    基于小波变换的滤波方法应用于红外图像处理中可以在降低噪声的同时提升图像细节,有效改善图像画质。介绍了一种采用FPGA的小波图像处理方法及其硬件处理架构。通过合理有效地进行算法硬件设计,在单片FPGA芯片上实现了图像的实时处理,有利于红外机芯的小型化。
    23  基于分形理论的红外目标检测算法
    李柯,黄席樾,李建科,李晓伟
    2009, 39(10):1115-1118.
    [摘要](324) [HTML](0) [PDF 1013.87 K](523)
    摘要:
    通过计算红外图像的分形特征参数可以达到区分红外目标和自然背景的效果。计算了基于多尺度分形参数总体表现的新的多尺度D维面积K(即MMK),并提出了将MMK和基于灰度法计算的分形维数DΔr结合使用(即MKD)的目标检测算法。实践证明,在红外图像中,基于分形理论的目标检测算法效果优于以往的基于分形理论的目标检测算法。
    24  用于红外成像系统的自动增益控制方法研究
    张大纬,李江勇
    2009, 39(10):1119-1122.
    [摘要](328) [HTML](0) [PDF 1.07 M](741)
    摘要:
    摘要:介绍了目前应用于红外成像系统中的几种自动增益控制方法,并从动态控制范围、响应时间、起控点调节、线性增益大小等特性方面进行了对比分析。重点介绍了用数字信号反馈控制放大器实现AGC的工作原理及实现方法。
    25  基于片上系统的红外直方图实时处理架构
    邱宏,赵馨瑶,刘纪洲
    2009, 39(10):1123-1125.
    [摘要](342) [HTML](0) [PDF 803.02 K](421)
    摘要:
    采用Altera公司的NIOSⅡ软核CPU技术,提出并实现了基于片上系统的红外直方图实时处理架构。通过与目前工程上流行的单FPGA和FPGA+DSP这两种架构进行综合对比,说明了本架构的特点和优势。
    26  基于群体智能边缘提取算法的联合变换相关器
    王勇 朱明
    2009, 39(10):1126-1130.
    [摘要](341) [HTML](0) [PDF 946.66 K](373)
    摘要:
    为提取联合变换相关器输入面图像的边缘,改善相关器的识别效果,提出了一种基于群体智能的图像特征提取方法,并将其应用于联合变换相关器的输入面图像预处理中。实验结果表明该算法有效提取了图像的边缘,锐化了相关峰,提高了联合变换相关器的目标识别能力。群体智能计算机并行算法与联合变换相关器光学并行系统相结合,为实现实时高效的光电混合目标识别系统奠定了坚实的理论基础。

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