2011年第3期文章目次

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  • 1  美国机载激光器研发近期进展情况及未来前景
    陈黎
    2011, 41(3):243-247.
    [摘要](952) [HTML](0) [PDF 826.71 K](918)
    摘要:
    机载激光器(ABL)是目前美国研发的各种定向能武器中较为成熟的一种。到2010年,ABL项目已经进入了实际拦截试验阶段。本文首先回顾了2010年内ABL的各次拦截试验情况,然后对ABL项目通过这些试验所取得的主要成绩进行了简单总结,并对该项目当前面临的主要问题进行了分析,最后简要介绍了ABL项目的现状及其未来前景。
    2  弱光反馈水平下光回馈传感器的模拟行为模型
    臧方月 叶会英 姬静毅 王艳花
    2011, 41(3):248-251.
    [摘要](868) [HTML](0) [PDF 1.22 M](605)
    摘要:
    反射或散射光光强的变化及系统的非线性都将导致干涉模型的变化,从而造成干涉信号波形的变化。这些变化将增加测量过程中数据处理的复杂性。本文基于Cadence公司的orcad10.5提出一种模拟行为模型来描述弱光反馈水平下光回馈自混合干涉现象,该方法减化了光回馈自混合干涉现象中非线性方程的求解过程。不仅建立了弱光反馈水平下光回馈传感器的模拟行为模型,搭建了软硬件结合的平台,同时也提供了一种对目标位移、速度、距离等进行测量的新的数据处理方法。
    3  耦合系数对激光辐照金属材料温度场的影响
    石云飞 卢立中 王纪俊 许伯强 花世群
    2011, 41(3):252-258.
    [摘要](855) [HTML](0) [PDF 935.79 K](903)
    摘要:
    为研究耦合系数随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生的温度场分布的影响,基于双温耦合理论,建立了短脉冲激光辐照金属材料金加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下,计算得到了短脉冲激光辐照金属材料金激励产生的温度场瞬态分布,比较了耦合系数随温度变化和不随温度变化两种情况下温度场的区别,并进一步得到了两种情况下激光辐照金属材料金后辐照区域附近晶格的轴向分布和径向分布。数值结果表明:随温度变化的耦合系数不仅影响电子和晶格温度的上升快慢和最大值,而且影响着温度场的空间分布。该研究为飞秒激光辐照金属激励产生应力场、超声波声场等的进一步研究提供了理论基础。
    4  激光脉冲水下传输时域展宽的蒙特卡罗模拟
    周亚民 吴克启 陈金来 王忠思 蒋洪晖
    2011, 41(3):259-263.
    [摘要](864) [HTML](0) [PDF 809.43 K](1118)
    摘要:
    建立蒙特卡罗模型模拟光子的水下传输,研究了激光脉冲水下传输后时间扩展特性,分析了传输距离、光接收面尺寸等系统参数以及海水介质不对称因子、海水有效衰减系数等水质条件对脉冲时间扩展特性的影响,模拟结果表明:传输距离越大,激光脉冲的时间宽度越宽;光接收面积越大,脉冲时间扩展越严重;海水的前向散射性越强,脉冲的时间宽度越窄;海水有效衰减系数越大,脉冲时间扩展越明显。
    5  中大功率单相功率因数校正器的设计与实现
    吕伟强 于颖韬 刘铁军 杨爱武
    2011, 41(3):264-267.
    [摘要](1082) [HTML](0) [PDF 1.03 M](756)
    摘要:
    采用有源功率因数校正技术(active power factor correction,APFC)设计并实现了一款高功率因数、高效率、低谐波、低噪声的“绿色”功率因数校正装置。1700 W样机实验结果表明:所设计的功率因数校正装置能在165~275 V AC宽电压范围内,得到稳定的直流电压输出;输入交流电流能很好的跟踪输入交流电压,功率因数达到0.996,效率达到96.8%;具有输入欠压、输入过压、输出过压、输出过流等保护功能;工作可靠,成本较低,适用于中大功率应用场合。
    6  激光器出口散射测试和影响分析
    赵琳锋 姚梅 李华 郭豪 赵宏鹏
    2011, 41(3):268-271.
    [摘要](763) [HTML](0) [PDF 770.16 K](548)
    摘要:
    介绍了激光制导半实物仿真中1064 nm激光散射微弱能量的测试方法。并对某激光器出口散射进行了测试分析,总结了其分布规律,并建立模型。结果表明,激光器出口散射角度较广,且在近场散射能量比大气气溶胶散射能量高几倍,而远场时散射能量又明显低于大气气溶胶散射能量。因此,在近场仿真实验中,需要采取光阑遮挡等相应措施,合理处理出口散射激光,这对增大仿真实验测量的可控可知性具有重要意义。
    7  一种飞行器蒙皮红外辐射图像生成方法
    张可 黎宁 刘福美 单勇
    2011, 41(3):272-277.
    [摘要](688) [HTML](0) [PDF 932.32 K](462)
    摘要:
    提出了一种实用的飞行器蒙皮红外辐射图像生成方法。首先是飞行器的几何建模与网格化并通过建立控制方程求解蒙皮温度场;其次,通过飞行器蒙皮红外辐射各单元面按深度排序后依次投影,实现了数据从三维空间到二维平面的转换,生成了各个角度的飞行器蒙皮温度分布图,进而计算辐射亮度并进行规格化处理。利用图像表达方式,实现飞行器蒙皮红外波段辐射亮度成像。实验证明,该方法简单实用,为研究飞行器蒙皮红外辐射分布提供了有效的表现形式。
    8  利用IRFPA的开窗口功能实现成像系统的双帧频双画幅输出
    董海,罗冠泰,余明权,朱斌,郭立新,陈代中
    2011, 41(3):278-283.
    [摘要](680) [HTML](0) [PDF 927.71 K](995)
    摘要:
    通过对红外探测器开窗口功能的研究,设计了特定的积分时间信号,在牺牲一定实时性的前提下,不仅实现了帧频的大幅提高,而且实现了两种不同帧频图像的同时输出,其中低帧频的满幅图像输出到监视器中供人观察,高帧频的窗口图像送到跟踪器中用于跟踪算法处理,满足了一些对帧频要求比较高的场合。通过在FPGA+DSP的硬件平台上的实现,验证了该方案的可行性,同时指出了开窗口会造成阵元的响应出现差异这一问题。
    9  多界面脱粘红外无损检测中热激励方法的研究
    樊丹丹 潘晋孝 刘宾 刘子龙
    2011, 41(3):284-287.
    [摘要](720) [HTML](0) [PDF 945.25 K](815)
    摘要:
    红外热波检测中热激励方法的选择直接影响缺陷的可检出性和实际检测效果。本文对薄粘接层的界面脱粘检测中的热激励方法进行了分析比较。通过构建多界面脱粘缺陷模型,用有限元分析软件COMSOL对不同热激励下脱粘的红外无损检测做仿真计算,研究热激励方法与检测灵敏度之间的关系,为制定准确的红外检测实验方案提供数值依据。
    10  即时全球打击(PGS)武器早期预警对光电探测器的需求分析
    王忆锋 余连杰 马钰
    2011, 41(3):288-292.
    [摘要](712) [HTML](0) [PDF 825.51 K](778)
    摘要:
    介绍了在近地空间环境的理想条件下,即时全球打击(prompt global strike,PGS)武器地球曲率限的最大可探测距离的计算方法。根据黑体辐射理论,估算了PGS在短波红外和日盲紫外波段的辐射量值。当PGS飞行速度高于5马赫数时,其辐射峰值波长位于短波红外波段,最适合使用短波红外探测器。虽然与短波红外能量相比,PGS的紫外辐射能量要小得非常多,但其紫外辐射光子个数仍然是一个巨量的值。具有单光子计数能力的短波红外和日盲紫外雪崩光电二极管或有实现PGS早期预警及最大可探测距离的潜力。
    11  外场激光可见光光轴检测装置
    李建超,高明,苏俊宏
    2011, 41(3):293-297.
    [摘要](654) [HTML](0) [PDF 1.83 M](837)
    摘要:
    设计了一套大气环境下外场可见光、激光两光轴瞄准系统瞄准偏差测试装置,通过外场实验测得不同距离处测试装置的基准光轴的偏差。结果表明,2000 m距离上基准光轴偏差为4.5″,满足了多光谱多光轴动态瞄准偏差测试误差0.1 mrad(20.6″)的精度要求。并据此基准光轴在外场环境下对激光光轴相对于可见光光轴的瞄准偏差进行测试,实现了对光电瞄准系统外场瞄准偏差参数进行精确测量。
    12  几种不同涂层抗CO2激光损伤性能的实验研究
    姜玲燕,陆耀东,辛建国
    2011, 41(3):298-301.
    [摘要](697) [HTML](0) [PDF 825.66 K](893)
    摘要:
    在连续CO2激光辐照下,对比测定了石墨、阳极氧化铝、国外某氧化铝及黑色微弧氧化铝涂层的抗激光损伤阈值和反射率,结果表明氧化铝的抗激光损伤性能优于石墨,损伤阈值可达16 kW/cm2;反射率测试结果表明微弧氧化铝对激光吸收大于阳极氧化铝,综合表明微黑色弧氧化铝涂层在激光功率计探头方面有一定的应用前景。
    13  微米镍粉在太赫兹波段的Mie散射特性研究
    罗轶,冯修军,黄婉霞,毛茂,张雅鑫
    2011, 41(3):302-305.
    [摘要](1048) [HTML](0) [PDF 906.84 K](1177)
    摘要:
    为研究微米镍粉对太赫兹波的屏蔽效果,本文运用Mie氏散射理论,数值计算了微米镍粉在太赫兹波段的散射特性。研究获得了光学截面与粒子半径和入射波长、散射强度与散射角和粒子尺寸参数x的关系曲线。结果表明,微米镍粉在太赫兹波段的消光作用以散射为主;粒径对镍粉的消光效果有很大影响,可以通过控制粒径来设计具有太赫兹屏蔽效果的材料。随粒径的增大,消光截面先增加再振荡降低最终趋近于一定值;粒径越小散射强度越低且散射光强集中分布在散射角较小的范围内。
    14  带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器
    吴立恒 王明红 徐明星
    2011, 41(3):306-308.
    [摘要](430) [HTML](0) [PDF 851.76 K](577)
    摘要:
    提出了一种带有环形谐振器的T形光子晶体滤波器,利用时域有限差分法研究了滤波器传输特性,分析了光子晶体结构参数对其传输特性影响。结果表明:该结构具有可调性开关波长、传输率高及频带宽的特点,在光子晶体集成制作、光通信器件制作等方面具有潜在的应用价值。
    15  两端对称缺陷复合光子晶体特性研究
    陈海波,胡素梅,高英俊
    2011, 41(3):309-313.
    [摘要](683) [HTML](0) [PDF 1.02 M](781)
    摘要:
    用传输矩阵法计算了两端对称缺陷复合光子晶体的传输特性。计算结果表明:两端对称缺陷复合光子晶体[D(AB)mD]2结构中的禁带出现两个完全共振透射峰。通过控制温度来微小改变光子晶体介电层的厚度,使得完全共振透射峰移动,且各介质厚度的变化与透射峰波长的变化呈良好的线性关系,折射率大的介电层厚度的变化对共振透射峰波长的变化较大。此结果为设计所需要的共振透射峰波长的双通道滤波器提供了理论依据,也为该结构实现热敏开关提供了理论基础。
    16  二维金属型光子晶体带隙研究
    杨波,梁静秋,梁中翥,崔乃迪,周建伟,宁永强,王维彪
    2011, 41(3):314-318.
    [摘要](889) [HTML](0) [PDF 1.03 M](903)
    摘要:
    考虑金属的色散特性,运用时域有限差分方法计算了分别由Ag、Al两种金属构成的三角晶格二维金属型光子晶体的带隙结构,得出了带隙结构与填充率的关系曲线。以Ag填充率为0.6为例,三角晶格的第一带隙归一化频率的上限为0.90,第二带隙的范围为1.24~1.41;正方晶格第一带隙归一化频率的上限为0.70,第二带隙的范围为0.84~1.06。研究结果表明三角晶格金属光子晶体相对正方晶格具有更宽阔的第一带隙和中心频率更高的第二带隙。
    17  基于阈值三方向改进Hough变换的红外图像边缘检测
    王晓涓,魏雪峰
    2011, 41(3):319-323.
    [摘要](596) [HTML](0) [PDF 967.33 K](830)
    摘要:
    针对Hough变换存在无法处理伪像的问题。提出了一种新的改进检测过程,首先对红外图像Hough变换,计算像素连线所有的(θ,ρ),对水平和垂直方向量化,然后对采样点(i, j)目标像素计算梯确定最佳阈值,最后进行三方向检测滤波,用3×3的滤波模板实现,给出了滤波公式,检测方向覆盖了(0,2π)。实验仿真通过对基本图、简单图、复杂图检测提取其边缘线段特征进行对比,本文的检测质量较清晰、连贯,并消除了伪像。
    18  基于SUSAN算法和行列均值分割的海面舰船检测
    严发宝 邹常文 王璐 乐静 陈伟 董海
    2011, 41(3):324-327.
    [摘要](755) [HTML](0) [PDF 828.69 K](1002)
    摘要:
    提出一种基于SUSAN检测和行列均值分割的复杂海天背景的红外舰船目标检测算法。首先建立一个简单的舰船轮廓模型,结合SUSAN算子检测得到感兴趣区域ROI,并且感兴趣区域的大小可以由轮廓模型进行一定的控制;然后对感兴趣区域运用改进的行列均值分割得到舰船目标。实验结果表明,提出的算法能正确分割出舰船目标。
    19  红外探测系统线性小目标检测算法研究
    韩振 刘永鸿
    2011, 41(3):328-333.
    [摘要](809) [HTML](0) [PDF 1.01 M](719)
    摘要:
    通过对红外探测系统成像过程及特点的详细分析,提出了快速线性特征检测算法以及线性目标矩形特征检测算法,用于线性小目标的检测,并给出了算法流程和实验结果。该算法作为辅助算法应用到了低空红外探测系统中,取得了良好的效果。
    20  一种实用的靶场红外运动目标检测方法
    王继平,孙华燕
    2011, 41(3):334-338.
    [摘要](680) [HTML](0) [PDF 995.86 K](611)
    摘要:
    为解决靶场红外运动目标检测问题,提出了一种实用的检测方法。首先利用差分图像法对运动敏感的特点,实施运动区域检测,然后采用基于恒虚警率方法确定阈值,实施二值化,并分别向横纵坐标投影,取极大值点的坐标作为目标位置的粗略估计,最后在提取出的目标区域实施精确检测。仿真实验结果表明,该方法目标检测效果较好,可实现像素精度定位,能有效抑制背景,且运算量小,实时性强,适用于多种情况。
    21  基于热传导理论的背景抑制算法应用研究
    徐建军,高晶,毕笃彦,宋博
    2011, 41(3):339-343.
    [摘要](587) [HTML](0) [PDF 985.37 K](518)
    摘要:
    针对复杂背景中红外运动目标检测速度慢,检测概率低的问题,对红外图像的背景和目标特性进行了分析,提出了一种基于热传导方程和自适应阈值的红外目标实时检测算法。首先,依据红外图像背景具有各向同性的分形特性,确定采用各向同性的算子对背景进行估计;然后,根据热传导方程和反热传导方程在图像处理中的应用,推导出了用于红外目标检测的背景抑制算子,在此基础上设计了自适应阈值用于红外目标的检测;最后给出了该算法的实验结果,并与基于特征选择性滤波的检测算法做了比较。实验结果表明该算法具有良好的背景抑制和目标增强性能,大幅提升了图像的信噪比,提高了红外运动目标的检测概率,且结构简单,有利于硬件实时实现。
    22  基于三维模型的前视红外目标匹配识别方法
    熊斌 丁晓青 王生进
    2011, 41(3):344-350.
    [摘要](525) [HTML](0) [PDF 1.01 M](772)
    摘要:
    针对前视红外图像中地面固定目标的识别问题,提出了一种基于三维模型的匹配识别方法。首先由场景的3D数据建立目标三维模型,并以人工标记的方式进行编号以保留交界线信息;然后根据实时观测参数进行二维投影绘制得到目标的二维模板图像;最后提取边缘加权HOG特征在观测图像中进行匹配。对大量实测数据的实验结果表明,该方法识别精度高、对噪声、遮挡与参数偏差的鲁棒性好,在各种视角、距离、环境条件以及复杂背景的情况下均能达到很好的识别性能。该方法具有很强的实用价值,同时对于精确制导、自主导航等领域的研究也提供了新的思路和途径。
    23  采用激光扫描点云拟合自由曲面的重构特性研究
    张玉香,张兴军
    2011, 41(3):351-356.
    [摘要](605) [HTML](0) [PDF 920.07 K](1003)
    摘要:
    三维激光扫描仪可快速获取物体表面离散点云,研究了离散点云曲面拟合以及提高曲面品质的方法。讨论了控制点、曲面阶次、节点数等因素对曲面重构精度的影响,控制顶点的增减与位置改变直接导致重构曲面控制网格的变化和曲面拟合精度,对于百万点云数量,剖分为100个四边域面片,选用60~80个控制点比较适宜。通过提高曲面拟合阶次和节点数,可有效提高曲面重构精度,当曲面阶次为4×4,节点数为5×5,光顺系数为0.7000时,曲面-点云最大偏差为0.0408 mm。
    24  基于C-V模型的红外图像自动分割方法研究
    李志国,郝欣然
    2011, 41(3):356-358.
    [摘要](589) [HTML](0) [PDF 1001.22 K](639)
    摘要:
    为解决红外图像分割中背景噪声及边界轮廓的影响,引入了基于曲线演化理论、水平集方法和M-S分割函数的C-V模型。通过将图像表达为分段常量函数来建立适当的能量函数模型,引入水平集的表示方法,在整个图像域中依据最小化分割寻找全局极小值,可令活动轮廓最终到达目标边缘。由MATLAB实现的仿真结果表明采用C-V模型对红外图像进行自动分割不受边界轮廓线连续性限制,对初始轮廓线位置不敏感,对图像噪声具有很强的鲁棒性,对均匀灰度目标分割效果良好。
    25  检测三次位相板的反射式计算全息图的占空
    许英朝,张新,林洪沂,朱文章
    2011, 41(3):359-362.
    [摘要](653) [HTML](0) [PDF 807.14 K](604)
    摘要:
    为了在检测实验中获得最佳对比度的干涉条纹,从标量衍射理论出发,研究了条纹对比度和反射式计算全息图(CGH)占空比的函数关系。以检测三次位相板用的反射式Cr-玻璃CGH为例,计算了对比度最大为99.4%时CGH的占空比为0.5。我们采用电子束光刻技术制作了检测三次位相板的CGH。

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