2012年第8期文章目次

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  • 1  双温方程用于飞秒激光烧蚀金属的模拟分析
    陈安民,姜远飞,刘航,金明星,丁大军
    2012, 42(8):847-851.
    [摘要](455) [HTML](0) [PDF 1.25 M](1106)
    摘要:
    讨论了双温模型在不同近似下的电子热传导率对于模拟飞秒激光烧蚀金属过程中靶材的电子温度和晶格温度分布的影响,用有限差分法对飞秒激光脉冲烧蚀金属靶的过程的温度场进行了一维数值计算,以铜靶为例给出了靶材电子与晶格温度分布随时间和深度的演化规律并进行了分析,结果表明不同近似下电子热传导率对于模拟温度分布计算结果有着重要的影响。
    2  相位屏法研究平顶高斯光束的大气传输特性
    王龙,沈学举,张维安,董红军,何永强
    2012, 42(8):852-856.
    [摘要](557) [HTML](0) [PDF 1.03 M](1060)
    摘要:
    由于理论研究和实验研究的局限性,用随机相位屏描述湍流大气对激光束的影响,模拟了平顶高斯光束经湍流大气传输时的远场光斑,并进行了统计分析。结果表明,平顶高斯光束经弱湍流大气传输时,短曝光光斑由中心小暗斑和外侧不规则的亮斑组成,湍流增强使光斑破碎,光强分布杂乱无章;对长曝光光斑而言,弱湍流情况下,光斑形状规则,光强分布存在中心凹陷现象,湍流增强使光斑变为椭圆,但光强变为近似成高斯分布。对于本文的参数值,湍流强度为C2n=10-16 m-2/3时,光斑质心沿x和y方向分别在[-7.5 mm,7.5 mm]和[-10 mm,10 mm]随机变化,湍流增强使质心漂移标准差变大,同一湍流情况下,平顶高斯光束质心漂移的标准差要比高斯光束小。
    3  激光测速雷达下振动目标运动状态分析与仿真
    姜成昊,杨进华,高峰,张丽娟
    2012, 42(8):857-861.
    [摘要](622) [HTML](0) [PDF 1.25 M](536)
    摘要:
    激光雷达微多普勒效应在对目标探测、识别中测量精度高、抗干扰能力强,比传统微波雷达拥有更高的空间分辨率和灵敏度。本文基于激光探测,从理论上分析了振动物体在行进过程中产生的多普勒和微多普勒效应。建立典型运动模型,通过目标信号的频移图和频谱图可以很好地观测物体运动状态、分析振动特性。最后,在simulink下进行过程仿真并验证其有效性,对目标的识别和运动特性提取起到积极的作用。
    4  布里渊激光雷达系统中的关键因素研究
    解占林,王英民,王奇,鱼海涛
    2012, 42(8):862-865.
    [摘要](480) [HTML](0) [PDF 901.55 K](454)
    摘要:
    基于德拜热运动的弹性波理论,考虑激光雷达的光散射效应,提出了布里渊激光雷达系统中的布里渊线宽的选择方法,并推导出散射光谱中的斯托克斯线和反斯托克斯线两条伴线的相对频移公式;分析指出,在介质中,由于弹性波总是有衰减,所以,布里渊谱线的线宽不为零;建立了布里渊激光雷达系统实验模型,通过选取适当的参数进行模拟计算,进一步讨论了布里渊线宽与海水温度的关系;得到了不同海水温度下的布里渊线宽曲线,从而清晰的表明,在激光雷达系统中,布里渊线宽并不是一个常值,在其他参量不变的情况下,随着海水温度的升高,布里渊线宽会逐渐变窄。
    5  激光功率密度对小孔构件残余应力场的影响
    姜银方,张建文,井然,黄勤,何玉中
    2012, 42(8):866-869.
    [摘要](525) [HTML](0) [PDF 1.04 M](591)
    摘要:
    激光冲击强化通过强激光诱导的冲击波在金属材料表层引入残余压应力,从而抑制疲劳裂纹的萌生和发展,是一种新型的金属表面强化技术。以ABAQUS有限元软件为平台,研究了不同激光功率密度下7050-T7451铝合金小孔构件的残余应力的分布。结果表明,冲击表面残余压应力在X轴方向上0~6 mm区域内分布很均匀,能量的变化对它的影响不是很大,表面最大残余压应力都出现在孔边缘处,整个冲击区域残余应力差别不大,构件单面冲击下表面只有残余压应力,然而并不是随着峰值压力的增加为增加,这是由于未冲击表面的残余压应力是由板料变形引起的。构件厚度方向残余压应力的深度随着冲击波的峰值压力的增大而增大,同时也造成板料厚度中心靠近上表面处产生过大的残余拉应力,这对提高材料的抗疲劳性能是极为不利的。
    6  利用畸变透镜获得精细加工激光束
    常山 程立斌 龚卫祥
    2012, 42(8):870-874.
    [摘要](521) [HTML](0) [PDF 1.17 M](526)
    摘要:
    为了获得激光精细加工需要的能量集中且均匀分布的平顶聚焦激光束,利用衍射理论研究了畸变透镜对高斯光束衍射变换的作用,导出了解析计算式,进而获知畸变透镜如何对激光束平顶化聚焦的原理。用Matlab软件进行计算模拟,讨论了畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦的情形和影响因素。表明利用畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦是可行的。用这种方法获得的平顶化聚焦激光束可用于激光精细加工、微光机电系统和医学治疗等领域发挥重要作用。
    7  激光虚拟键盘的设计与实现
    蔡睿妍
    2012, 42(8):875-878.
    [摘要](575) [HTML](0) [PDF 950.00 K](1378)
    摘要:
    随着计算机技术的发展和移动设备的普及,传统的机械式键盘已经不能够满足用户的需要,本文基于激光投影、红外激光定位和图像分析技术,提出了激光虚拟键盘系统的设计,阐述了其工作原理,建立了实验系统,验证了系统的可靠性和稳定性,实验证明,该系统不仅可以应用到移动设备中,也可以应用到医疗和工业控制领域。
    8  非临界相位匹配的人眼安全KTP光参量振荡器
    高剑蓉,魏星斌,彭跃峰,庞毓,周唐建,王卫民
    2012, 42(8):879-882.
    [摘要](708) [HTML](0) [PDF 904.44 K](691)
    摘要:
    报道了一台电光调Q,Nd∶YAG激光器泵浦的KTP脉冲光参量振荡器(OPO),获得了高单脉冲能量的人眼安全激光输出。KTP晶体按非临界相位匹配θ=90°和φ=0°进行切割,在Ⅱ类相位匹配(o→o+e)下,1.064 μm的泵浦激光转换为人眼安全的1.57 μm激光。KTP晶体的尺寸为10 mm×10 mm×20 mm,OPO谐振腔采用信号光单谐振的外腔结构,当二极管泵浦的Nd∶YAG激光器输出的1.064 μm激光单脉冲能量为350 mJ,重复频率为10 Hz时,获得了单脉冲能量117 mJ的1.57 μm激光输出,转换效率约为33.4%。
    9  实用化266 nm紫外激光器的研究
    赵书云,肖磊,王旭,张弛,刘磊
    2012, 42(8):883-886.
    [摘要](405) [HTML](0) [PDF 920.23 K](1454)
    摘要:
    报道了LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体、声光调Q 1064 nm准连续紫外激光,采用LBO晶体和BBO晶体分别进行腔内二倍频和腔外四倍频,从而获得266 nm紫外激光输出,脉冲宽度22 ns、重复频率为20 kHz、平均功率1.12 W,光-光转换效率(532~266 nm)21.37%。
    10  用于运动会安防工程的小型激光器的研制
    段宇程,高中楠,杨慧珠
    2012, 42(8):887-889.
    [摘要](390) [HTML](0) [PDF 821.58 K](296)
    摘要:
    介绍了一种在大型运动会安保工程使用的一种小型化无水冷激光器,激光器采用Cr4+∶YAG作为被动Q开关,在重复频率2 Hz情况下可获得20~38 mJ的输出能量。为改善激光器的性能如稳定性和可靠性,激光工作物质采用了Nd∶Ce∶YAG键合晶体,并且使用角锥棱镜作为谐振腔的高反镜。在夏天炎热天气条件下,近50台激光器工作稳定可靠。
    11  来袭飞机的红外辐射及其大气传输特性研究
    赵楠,李晓霞,马森,郭宇翔,孙通
    2012, 42(8):890-893.
    [摘要](460) [HTML](0) [PDF 940.79 K](1086)
    摘要:
    研究了来袭飞机的三个主要红外辐射源(尾焰、尾喷管和蒙皮)的红外辐射特性,以及各自主要辐射波段在大气中衰减的情况。通过优化模型,计算得到了其各自主要辐射波段的红外辐射强度。并根据三个辐射源各自主要辐射波段的大气透过率的计算,得到经过相同大气路程衰减后,最终到达红外探测器的辐射强度。
    12  红外光谱法研究静磁场对大鼠脑组织的影响
    李滚,严雅静,韩曙光,庞小峰
    2012, 42(8):894-896.
    [摘要](571) [HTML](0) [PDF 910.47 K](1031)
    摘要:
    电气工业的发展使得人们生存的环境中充满了各类频率的电磁污染,为了探讨静磁场可能产生的生物学效应及其发生机制,从实验上研究了0.17 T静磁场曝露作用30天后对于大鼠脑组织红外光谱特征的影响,实验结果显示实验组1549 cm-1附近的酰胺Ⅱ带吸收峰有较为明显的红移现象,在1635 cm-1处为蛋白质酰胺Ⅰ带峰位置有较大的差异,另外,利用二阶导数谱分析了实验组与对照组在分子结构上存在的差异。这些变化可以反映脑组织在静磁场曝露作用前后组成成分的变化,说明傅里叶变换红外光谱方法是研究电磁场不同生物效应的发生机制的一种有效手段。
    13  基于长波576×6扫描型热像仪的改进设计
    李政 刘晗 孙志亮 夏寅辉 王新岭
    2012, 42(8):897-900.
    [摘要](496) [HTML](0) [PDF 1.19 M](623)
    摘要:
    通过对长波576×6扫描型热像仪的扫描器组件摆扫频率、探测器配置、AD采样速率、信号处理速度以及图像数据的隔行和插值处理等的改进,提高热像仪的帧频至25 Hz,使之转为标准热像仪,以满足一般红外跟踪观察系统的要求。
    14  乙醇汽油含量的近红外光谱检测研究
    欧阳爱国,刘军,王亚平
    2012, 42(8):901-904.
    [摘要](450) [HTML](0) [PDF 979.20 K](632)
    摘要:
    随着石油资源的匮乏和能源需求量的日益增大,乙醇作为一种替代车用燃料越来越受到重视。在调和乙醇汽油的过程中由于其辛烷值的波动较大,影响车辆的动力性能,因此对乙醇汽油中的乙醇含量的准确检测具有重要意义。利用近红外光谱分析技术(NIR)定量分析乙醇汽油中的乙醇含量。实验结果表明,利用PCA在光谱1840~2030 nm范围能够准确分类乙醇汽油和成品汽油;采用PLS在光谱1400~2200 nm范围准确测量乙醇汽油中的乙醇含量,其交叉检验均方根误差(standard error of cross validation,SECV)为1.35(%,V/V),可以满足大部分乙醇汽油生产企业的实际检测需求。因此,采用近红外光谱技术和PCA,PLS分析方法可以有效的对乙醇汽油和成品汽油进行分类,对乙醇含量的定量分析模型也可以达到较高的精度。
    15  近红外光谱比值法测定烟草中六组分含量
    肖儿良,鞠军平,毛海军,林蔚
    2012, 42(8):905-908.
    [摘要](531) [HTML](0) [PDF 914.36 K](715)
    摘要:
    以300个烟草样品的近红外光谱为基础,采用比值法和多元二次回归相结合的方法,建立了近红外光谱与烟草六组分(尼古丁、总糖、还原糖、总氮、钾、氯)含量间的一种测量模型,并采用交叉验证和样品实际测量的方法对模型的预测能力进行测试,结果表明该模型具有良好的预测能力,是一种快速高效检测烟草品质的方法,且具有测定波长少、计算简单、实现方便等特点,易于推广和产品化。
    16  一种航空发动机喷流红外成像仿真模型
    梅飞,江勇,陈世国,孔卫东,文彬
    2012, 42(8):909-913.
    [摘要](502) [HTML](0) [PDF 1.01 M](661)
    摘要:
    分析了红外热像仪面阵单元接收的辐射通量,该分析表明红外热像仪面阵各单元间的辐射通量差异只与其瞬时视场的辐射亮度有关。以此为依据,开发了发动机喷流的红外成像仿真模型。根据热像仪与喷流的位置,建立喷流的圆柱包络体,从面阵单元引出瞬时视场视线,求出视线与包络体交线。利用辐射传递方程计算了视线所穿透喷流的辐射亮度,其中非均匀气体透过率计算采用了Malkmus统计窄谱带模型结合CG近似的方法。然后将辐射亮度转换为灰度级,并根据伪彩色编码,对各面阵单元对应的图像像素点赋RGB值得到喷流红外热像,伪彩色编码采用了彩虹编码。最后,以某型发动机的喷流为研究对象,在流场分析给出静压、静温和组分摩尔分数的基础上,计算了正侧方两种距离下喷流的红外仿真图像。红外仿真图像表明该模型能够准确扑捉喷管处于不完全膨胀状态时,喷流的膨胀波和压缩波组导致的局部辐射亮度的变化。
    17  变焦距共形红外光学系统的设计研究
    何伍斌,彭晴晴,骆守俊
    2012, 42(8):914-916.
    [摘要](444) [HTML](0) [PDF 962.91 K](499)
    摘要:
    提出一种双视场共形红外光学系统的设计方法,该光学系统采用二次成像的光学结构形式与轴向移动式的视场变倍方式,在共形窗口的基础上利用变焦原理完成系统的设计。系统主要光学参数F/#为4,变倍比为3∶1,工作波长为3.7~4.8 μm,采用椭球型窗口。设计结果表明,系统成像质量良好,并满足100%冷光阑效应。
    18  CdTe/Si复合衬底Ex-situ退火研究
    刘铭,周立庆,巩锋,常米,王经纬,王丛
    2012, 42(8):917-920.
    [摘要](402) [HTML](0) [PDF 1.03 M](589)
    摘要:
    复合衬底CdTe/ZnTe/Si的晶体质量是导致随后外延的HgCdTe外延膜高位错密度的主要原因之一,因此如何提高复合衬底CdTe/Si晶体质量是确保硅基碲镉汞走上工程化的关键所在。降低复合衬底CdTe/Si位错密度方法一般有:生长超晶格缓冲层、衬底偏向、In-situ退火和Ex-situ退火等,本文主要研究Ex-situ退火对复合衬底CdTe/Si晶体质量的影响。研究表明复合衬底经过Ex-situ退火后位错密度最好值达4.2×105 cm-2,双晶半峰宽最好值达60 arcsec。
    19  白天天空背景对昼夜大气相干长度仪数据影响
    陆茜茜,侯再红,靖旭,贺巧妙,何枫,吴延徽
    2012, 42(8):921-924.
    [摘要](483) [HTML](0) [PDF 1.04 M](591)
    摘要:
    昼夜大气相干长度仪实现了全天候连续观测恒星,是一种大气相干长度的常规观测仪器。主要分析了白天天空背景光引起的大气相干长度测量误差,提出了适合于工程应用的图像消噪方法,并进行了数值仿真,结果表明:该消噪方法能有效抑制白天天空背景引起的图像传感器噪声,使其在最大天空亮度观测3.5等星时所引起的大气相干长度测量误差减小到1.434%,扩大了选星跟踪范围,证实了该消噪方法应用于提高仪器测量精度的可行性和白天星像质心提取的准确性。
    20  激光模拟对抗系统中光电检测电路抗饱和设计
    曹勇,何凯平,邵思杰,容晓龙
    2012, 42(8):925-927.
    [摘要](392) [HTML](0) [PDF 972.15 K](510)
    摘要:
    为了解决激光模拟对抗系统中用光电池进行光信号检测的问题,提出通过改进电路设计消除强背景光与杂波干扰的方法,设计了抗饱和的光电转换电路;推出了光电池内部噪声公式,提出降低带宽来消除内部噪声的方法,设计了窄带滤波电路。在强背景光干扰的条件下实现了对频率为27.934 kHz的激光编码信号检测的实验。
    21  红外焦平面器件开窗寻址电路的设计
    胡大江,孟丽娅,刘泽东
    2012, 42(8):928-931.
    [摘要](344) [HTML](0) [PDF 1.21 M](419)
    摘要:
    基于可综合风格的Verilog HDL技术,采取控制单元与数据通道分离的设计结构,对320×256红外焦平面阵列的开窗寻址电路进行RTL级建模,设计了具有对红外焦平面阵列任意开窗寻址功能和读出顺序可上下左右翻转功能的寻址电路。并在Cadence NC Verilog环境下进行编译与仿真,仿真结果表明整个设计能够实现预期寻址功能,满足IRFPA读出多样化的需求。
    22  折射率匹配液的稳定性及其对全息记录与再现的影响
    陈虹,钱晓凡,李斌,李兴华
    2012, 42(8):932-935.
    [摘要](248) [HTML](0) [PDF 980.42 K](582)
    摘要:
    用全息干涉计量的方法测量三维应力场分布要用到折射率匹配液,但它对系统的成像及稳定性会有影响,因此有必要对该影响进行专门研究。在理论分析的基础上设计并完成了实验研究,用加折射率匹配液前、后,以及加折射率匹配液后不同时间记录的数字全息图重构再现像,并比较这些再现像的成像位置和相位后发现:折射率匹配液会减小再现像的重构距离,但不改变全息再现像的大小,且折射率匹配液需大约15 h才能稳定。
    23  一种新型车牌定位算法的研究
    魏娜,王振臣,张聪,胖莹
    2012, 42(8):936-939.
    [摘要](314) [HTML](0) [PDF 970.17 K](1032)
    摘要:
    车牌定位过程中,由于光照变化、视点和距离变化、复杂背景等原因,图像传感器很难获取到高质量的图像。为了克服这些问题,本文在融合滤波的基础上,将一种基于模糊算子的彩色图像边缘检测方法用于车牌定位中,结合数学形态法和改进后的4-邻域标记法,以及车牌文本区的先验知识找到车牌的准确位置。本文用影像传感器对不同环境条件下获取的300多幅图像进行实验,结论验证了这种方法有效地克服了非车牌区域噪声的干扰,提高了图像质量,而且车牌定位准确率达到98.3%,证明了算法的有效性和鲁棒性。
    24  参数自适应的耦合卡通-纹理分解及边缘检测方法
    张力娜 李小林
    2012, 42(8):940-943.
    [摘要](309) [HTML](0) [PDF 967.38 K](454)
    摘要:
    在耦合卡通-纹理分解及边缘检测模型的基础上,提出了根据原图像在不同位置的图像特征自适应选取参数的算法,即根据对原图像预分析的结果,分别在边缘、纹理、分片光滑区域选取不同的参数值,从而达到充分提取纹理、保证卡通图像光滑性同时保护边缘的目的。数值实验结果表明,本文方法提高了图像分解的质量及边缘检测的准确性,减少了边缘提取的奇异点。
    25  基于六视角自标定算法的三维图像重建
    魏雪峰 陈洪涛
    2012, 42(8):944-948.
    [摘要](299) [HTML](0) [PDF 1.17 M](516)
    摘要:
    针对其他标定方法在三维图像重建中的缺点,提出自标定算法。首先建立摄像机标定模型,通过透视投影在成像平面上生成对应像点的齐次坐标;接着自标定数学模型利用单应性矩阵,使一张图像与另一张图像上存在对应点;最后在三维重建中为了判断像素点是否落在摄像机定位模块坐标内,采用投影面约束方程。实验仿真从6个角度前、后、左、右、上、下获取空间曲面信息,具有较高的重建精度。
    26  车载红外图像的行人检测与跟踪技术
    苏晓倩,孙韶媛,戈曼,谯帅,谷小婧
    2012, 42(8):949-953.
    [摘要](346) [HTML](0) [PDF 952.84 K](836)
    摘要:
    针对车载红外图像的特点,采用基于区域估计的帧差法实现车载红外图像中的行人检测,再通过行人的几何特征和运动速率特征进行行人的识别,最后运用轮廓矩匹配算法进行行人的跟踪。实验结果表明所采用的方法具有较好的行人检测及跟踪效果。
    27  基于小波和色彩传递的夜视图像彩色融合技术
    何永强,王群,王国培,严世华
    2012, 42(8):954-958.
    [摘要](353) [HTML](0) [PDF 963.96 K](508)
    摘要:
    提出一种基于小波和色彩传递的夜视图像的彩色融合方法,使观察者更容易获取图像的场景信息。结合红外图像和微光图像各自的特点,利用NRL法把红外图像和微光图像映射到彩色空间形成假彩色图像(源图像),然后通过小波变换对源图像和参考图像进行多分辨率分解,计算不同分辨率下的均值和标准方差,将各分量根据参考图像和源图像的标准方差比进行缩放,把参考图像的色彩分布传递给源图像。实验结果表明,通过与传统方法的比较,本文算法不仅获得真实场景色彩,还可以提高图像的细节信息,改善场景感知。
    28  基于频域特征提取的红外小目标跟踪算法
    戎怀阳,张涌
    2012, 42(8):959-964.
    [摘要](351) [HTML](0) [PDF 914.47 K](670)
    摘要:
    针对红外小目标的目标特性,像素少,强度弱,特征提取困难的问题,本文分析了两种常用的特征提取算法,提出了一种在频域范围内进行红外小目标特征提取的改进粒子滤波算法。分析了在背景中加入目标点后频域的变化,指出了从频域进行目标提取的可行性。实际的仿真结果表明,使用频域的特征提取能够比较好地描述目标,区分目标和背景,具有很好的跟踪性能。
    29  大视场红外图像的直方图增强算法研究
    邵涛 夏寅辉 于繁迪 孙志亮
    2012, 42(8):965-968.
    [摘要](357) [HTML](0) [PDF 1004.08 K](492)
    摘要:
    探索了大视场红外图像增强的研究方法,考虑到大视场下背景的差异性,将图像切割成几个子图像分别进行增强。同时,为了保持相邻子图像间的空间相关性,切割图像的时候保留一定的重叠区。然后对每个子图像采用自适应平台直方图增强算法处理,最后对生成的每个子图像增强结果进行拼接,重叠区部分采用图像加权融合方法进行处理。最后通过实验证明了提出方法的优势和可行性。

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