• 2014年第6期文章目次
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    • >综述与评论
    • 非线性高能激光防护材料研究进展

      2014, 44(6):593-599.

      摘要 (403) HTML (0) PDF 1.09 M (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:高能激光武器对军事目标的生存构成严重威胁,开展高能激光防护技术研究显得尤为重要。在分析高能激光防护材料基本工作原理的基础上,分别对基于三阶非线性效应、热致相变效应和多种效应复合的三类典型高能激光防护材料的防护原理及其研究进展进行了阐述,并对非线性高能激光防护材料的发展趋势进行了展望。

    • 基于人眼安全激光的SWIR选通成像技术研究

      2014, 44(6):600-604.

      摘要 (402) HTML (0) PDF 964.40 K (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了基于人眼安全激光的短波红外(SWIR)选通成像技术的基本原理;依据选通成像系统对接收成像探测器的要求,对满足选通成像条件的三种SWIR焦平面器件,即 HgCdTe APD FPA、InGaAs/InP TE EBCMOS和InGaAs FPA进行了性能介绍;结合基于这三种探测器的典型选通相机以及人眼安全激光选通成像系统,对这三种探测器进行了简要性能分析和对比,并给出了系统及探测器选择的建议。

    • >激光应用技术
    • 激光除锈后基体表面粗糙度的研究

      2014, 44(6):605-608.

      摘要 (360) HTML (0) PDF 1.03 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:涂装前的钢铁表面粗糙度直接影响涂装效果。为了达到合适的表面粗糙度应对钢铁除锈后基体表面粗糙度进行研究。通过激光参数匹配实验得到了粗糙度变化曲线图以及基体表面扫描电镜图。结果标明,根据粗糙度曲线图和扫描电镜图,可以判断在保持其他两种参数相同的情况下:①样品表面粗糙度值随着激光功率的增大而增大;②样品表面粗糙度值随着扫描次数的增大而增大;③样品表面粗糙度值随着扫描速度的增大而减小。

    • 脉冲激光雷达变频测距技术理论研究

      2014, 44(6):609-613.

      摘要 (423) HTML (0) PDF 914.17 K (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了脉冲激光雷达变频测距的技术概念。与激光雷达传统脉冲测距方法相比,变频测距技术具有高速、高精度的突出优势。因此,激光雷达变频测距技术具有广阔的应用前景。文中对主、被动变频测距技术进行了详细介绍,重点对变频测距技术进行了公式推导、理论分析,并对影响该技术工程化应用的制约因素做了探讨。本文对推动脉冲激光雷达变频测距技术的应用具有一定意义。

    • 原子干涉仪中激光频率和光强控制系统的设计

      2014, 44(6):614-618.

      摘要 (312) HTML (0) PDF 968.31 K (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对铯原子外态干涉仪的激光束精密控制,设计了一套适用于多种需求的激光频率和光强控制系统。该系统基于声光调制器,并集成了激光移频、光强稳定和光强调制等功能。首先,根据原子干涉仪的原理,提出对激光的要求和指标。接着,按照提出的要求设计了集成锁相频率合成器等硬件电路系统和LabVIEW软件控制系统。最后,对所开发的系统进行了实验测试。实验结果表明:系统的移频范围可控制在100~200MHz;光强稳定性好,采用稳光系统后输出光强的波动减小为2%。设计的这套系统功能齐全,可靠有效,实现预期目标,满足原子干涉仪对光学系统的要求。另外此系统还可以应用到其他需要系统中,比如原子钟、原子干涉重力梯度仪等。

    • PP塑料激光透射焊接剪切强度测试方法研究

      2014, 44(6):619-623.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 921.99 K (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种新的激光焊接接头剪切强度测试方法:即将现有的两块板材、一条焊缝的试样制备方法,改变为四块板材、四条焊缝的试样制备方法。选取透明聚丙烯(PP)和不透明PP板条试样进行了验证性试验,按照两种塑料焊接强度测试方法在万能材料试验机上试验观测,对测量结果和数据进行和分析证明:双搭的焊接剪切强度测试方法因为没有附加力矩的作用,不会改变焊接面受力状态,因此在拉伸剪切过程中没有角度偏转,而单搭的测试方法存在附加力矩带来的角度偏转;在相同能量密度区间,测试得到的双搭剪切断裂强度值高于单搭焊接的试样的值。这是因为单搭焊接焊缝的断裂的是不同步的,而双搭焊接断裂是同步的。

    • >激光器技术
    • 基于HS传感器的固体激光器热透镜焦距测量

      2014, 44(6):624-928.

      摘要 (486) HTML (0) PDF 964.47 K (395) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于哈特曼-夏克传感器、激光光束分析仪和谐振腔理论,设计了一种在有激光输出情况下,实时测量固体激光器热透镜焦距的方法,具有简单、便捷、实用的特点。利用此方法,对激光二极管连续端面抽运棒状激光器的热透镜焦距进行了测量,并和理论数值模拟结果进行了对比分析讨论,可为固体激光器的优化设计和实验研究提供参考。

    • >红外技术及应用
    • TCR矫正对非制冷探测器微桥热导测试的影响

      2014, 44(6):629-632.

      摘要 (494) HTML (0) PDF 941.78 K (377) 评论 (0) 收藏

      摘要:VO2薄膜的电阻温度系数TCR(Temperature Coefficient of Resistance,用α表示)随温度改变会发生显著变化。因此,以VO2薄膜为热敏材料的非制冷探测器微桥像元采用1/R—(-αI2)曲线来测量微桥热导时,如果使用固定TCR数值,必然会对测量结果带来偏差。本文采用TCR逐点矫正的方法测量了非制冷微桥热导,并分析了有效热导,实验中的最大热导矫正率达到20.08%。采用本方法可使非制冷探测器微桥的热导测试结果更为准确,也更具有实际应用价值。

    • 云层对近红外白天测星的影响

      2014, 44(6):633-636.

      摘要 (400) HTML (0) PDF 907.57 K (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:大气层内白天测星最大的困难是过强的天空背景辐射,白天近红外波段可以探测到足够多的星体用以导航。目前已有研究针对理想情况下的白天恒星探测进行了分析,然而,对于实际情况来说,天空背景很难像理想分析中那样无风无雨无云,尤其是云层自身的热辐射及散射的太阳辐射对近红外白天恒星探测造成极大的影响;根据经验公式,对云层和太阳的红外辐射进行计算,分析了白天云层对恒星探测的影响,并以层云和积云为例,具体分析了恒星辐射透过云层的衰减,对实际工作具有一定的指导意义。

    • >红外材料与器件
    • 碲镉汞焦平面器件背面减薄技术

      2014, 44(6):637-639.

      摘要 (401) HTML (0) PDF 991.49 K (398) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用机械抛光和机械化学抛光的方法进行碲镉汞焦平面器件的碲锌镉衬底背面减薄,最后利用专用腐蚀液腐蚀的方法将碲锌镉衬底全部去除,碲镉汞完全露出;器件测试结果表明减薄后的MW1280×1024器件经受高低温循环冲击的可靠性显著提高。

    • 垂直Bridgman法生长氟化钙晶体的数值分析

      2014, 44(6):640-644.

      摘要 (397) HTML (0) PDF 1.22 M (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用Fluent软件,模拟计算了垂直Bridgman法大尺寸氟化钙晶体生长的具体过程,研究了晶体生长过程中的热传递和熔体对流传热,分析了固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度的影响。分析结果表明:熔体对流传热的效果随晶体生长的不断进行逐渐减弱;固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度有重要影响;晶体的结晶速度和坩埚的下降速度存在不一致性。

    • 红外焦平面探测器封装结构热应力分析

      2014, 44(6):645-648.

      摘要 (490) HTML (0) PDF 1.36 M (420) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外焦平面探测器是一个主要由引线基板、硅读出电路、铟柱和探测器芯片组成的多层结构。由于材料层间热膨胀系数的差异,低温时探测器中会产生相当大的热应力,对探测器温度循环可靠性影响严重。为了考察红外焦平面探测器低温下的热应力情况,建立了探测器结构的有限元分析模型;利用该模型分析了引线基板热膨胀系数、弹性模量,及其厚度分别对Si、CdZnTe衬底类型的探测器热失配应力和形变的影响;根据对这两种类型探测器的分析结果,分别提出了相应的改进方法,并对方法进行了计算验证。

    • >光纤及光通讯技术
    • 化学镀Ni-Zn-P FBG及其温度传感特性

      2014, 44(6):649-653.

      摘要 (621) HTML (0) PDF 1022.52 K (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过化学镀和电镀的方法使光纤布拉格光栅金属化,可对光纤光栅进行保护、增敏,使其具有可焊性,进而可通过焊接嵌入金属或封装在表面监测工作状态。采用化学镀Ni-Zn-P方法对光纤布拉格光栅进行了金属化,通过体视显微镜和金相显微镜观察Ni-Zn-P镀层;对化学镀后的光纤光栅进行了30~70 ℃温度传感试验,分析了传感特性。结果表明:化学镀后的光纤与镀层结合良好,具有导电性可以进一步电镀;化学镀光栅与裸光栅相比温度传感灵敏度提升1.1倍,存在迟滞误差,随静置时间的推移灵敏度不变,迟滞误差减小。残余应力是产生迟滞误差的主要原因,分析讨论了残余应力的来源和残余应力对金属化光栅中心波长的影响。

    • 光纤倏逝波化学传感器灵敏度特性研究

      2014, 44(6):654-658.

      摘要 (896) HTML (0) PDF 1.30 M (776) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服传统光纤化学传感器的不足,运用宽光谱分析法设计一种基于倏逝波原理的光纤化学传感器,研究了传感器的几何结构参数,溶液浓度与灵敏度的关系。运用光束传播法(BPM)分析传感器几何结构参数与灵敏度的关系;通过化学腐蚀方法制备出不同参数结构的传感器,并用不同浓度亚甲基蓝溶液对这些传感器进行实验验证。实验结果表明,模拟结果与实验结果相符,溶液浓度越大,传感区纤芯越细、越长,灵敏度越高;文章提出的光纤倏逝波化学传感器在水质检测方面有着潜在的应用。

    • >光子晶体
    • 光子晶体全反射隧穿效应中偏振光的场分布

      2014, 44(6):659-663.

      摘要 (315) HTML (0) PDF 857.99 K (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用特征矩阵的方法,推导出TM波和TE波在一维光子晶体中电场的分布公式,利用这些公式研究了一维光子晶体全反射隧穿现象中TE波和TM波的光场在光子晶体内部的分布特征。在出现全反射隧穿峰处,TE波和TM波的光场不会随传播深度的增加而衰减。在没有出现全反射隧穿峰处,TE波和TM波的光场会随深度的增加而迅速衰减为0。这些研究结果从一维光子晶体内部展现了TE波和TM波的光场分布特征,深化了对一维光子晶体全反射隧穿现象形成规律的认识。

    • >太赫兹技术
    • 基于谐振环的太赫兹吸波体等效电路研究

      2014, 44(6):664-667.

      摘要 (501) HTML (0) PDF 1.20 M (547) 评论 (0) 收藏

      摘要:以常规开口环谐振器(Split ring resonator,SRR)结构的“超材料”太赫兹吸波体为例,首先用CST Microwave Studio软件对吸波体的吸波特性进行仿真。然后,根据横电(TE)模和横磁(TM)模入射时表面电流分布情况,分别建立了超材料太赫兹吸波体对两种入射模式的等效电路模型。最后,从理论上对等效电路模型进行了验证,并利用等效电路模型研究了吸波体结构参数对其吸收峰位置的影响规律。提出的等效电路模型对于“超材料”太赫兹吸波体的结构设计与性能分析具有十分重要的指导和参考价值。

    • >电子电路
    • 弹光调制高压谐振电路设计

      2014, 44(6):668-671.

      摘要 (485) HTML (0) PDF 1012.46 K (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对弹光调制需要高Q值、高电压、高稳定性驱动电路的特点,设计了一种基于LC谐振升压原理的高压驱动电路,该电路主要由输入波形转换电路、功率放大电路、充放电回路、阻抗匹配电路和反馈信号采集电路组成。采用低磁导率磁芯制作的高品质因数电感,使电路在输出高电压的同时,降低了对直流电源电压的要求。实验结果表明:在弹光调制干涉具谐振频率 50.04 kHz下,谐振电路的输出电压在0~1200 VP-P可调,所需直流电源电压最大幅值为 29 V。电路具有较强的带负载能力,可以满足弹光调制晶体的驱动需求。

    • 红外热成像系统中高速扫描器的伺服控制设计

      2014, 44(6):672-675.

      摘要 (430) HTML (0) PDF 1014.06 K (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了在扫描型红外热成像系统中摆脱对于进口高速扫描器的依赖,同时达到降低成本、提高集成性的目的,通过采用具有动磁式光电角度检测功能的振镜以及PID+Double-Loop Feedback(双闭环反馈)扫描控制伺服系统的信号电路设计,实现了红外热成像系统中高速扫描器的国产化研制,通过对比实验和实效验证,国产化组件性能与进口组件相当,达到了较高的设计要求。

    • >图像与信号处理
    • 一种创新性激光图像三维目标识别算法

      2014, 44(6):676-681.

      摘要 (443) HTML (0) PDF 965.33 K (451) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对径向基神经网络在激光图像分类识别中识别率低及训练时间长的问题,提出粗糙集与神经网络相结合的方法,将粗糙集算法简约后的样本特征作为神经网络的前置输入。首先建立不同视点的激光主动成像三维仿真图像,然后提取17个目标特征,并采用粗糙集算法选择分类的属性,从17个特征中筛选出5个影响决策的特征属性,最后选用4层径向基神经网络作为基本的网络结构,并采用在各层节点上与粗糙集相结合方法识别目标。仿真结果表明,结合粗糙集的集成神经网络方法识别正确率保持在80%以上,与未结合粗糙集的神经网络相当,但训练与识别时间缩短10倍以上。

    • 结合方向边缘检测的红外与可见光图像融合算法

      2014, 44(6):682-686.

      摘要 (405) HTML (0) PDF 867.81 K (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有红外与可见光融合算法中存在边缘模糊与目标不清晰等问题,通过对红外图像与可见光图像的研究,提出一种基于方向边缘检测的红外与可见光的图像融合算法。通过在传统的边缘检测算法基础上,引入一个方向因子,提出了一种新的方向边缘检测算法;并根据高频子带与低频子带中小波系数的不同特性,分别对其采用了不同的融合规则。实验结果表明,该算法能够有效的提取图像中的边缘信息与目标信号,具有可靠性高、清晰度高的市场优势。

    • 基于稀疏表示和色彩传递的图像融合与彩色化

      2014, 44(6):687-691.

      摘要 (336) HTML (0) PDF 963.67 K (317) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外图像和微光图像的特点,提出一种基于稀疏表示和色彩传递的双波段图像融合与彩色化方法。该方法首先采用改进的基于K_SVD的分块稀疏表示获得红外与微光图像的稀疏融合图像,然后在YUV空间采用基于色彩传递的自然感彩色夜视处理技术,对红外与微光图像进行彩色化融合,最后用稀疏融合图像的灰度值代替彩色融合图像的Y分量,从而实现双波段图像的融合与彩色化。实验表明,本文提出的彩色融合算法能够综合红外与微光特征信息,且使图像具有最佳的亮度对比和细节信息,图像色彩更易于人眼观察。

    • FPC焊盘表面缺陷检测研究

      2014, 44(6):692-696.

      摘要 (314) HTML (0) PDF 1.12 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对FPC焊盘表面缺陷,提出一种基于图像处理技术的智能检测方法。文章首先获取无缺陷FPC的平均图像为参考,并采用图像差影法对缺陷定位。接着,引入信息熵概念对FPC焊盘表面的几何形貌、颜色波动性进行量化,实现对纹理特征的量化与提取。通过实验观测得到:缺陷焊盘与无缺陷焊盘在颜色、面积特征上具有明显的区别。因此,检测系统通过焊盘的颜色、面积、纹理特征实现对缺陷的检测。检测准确率高达97.8%,50个焊盘的平均检测时间为300ms。满足在线检测的要求。

    • 一种改善图像边缘效果的POCS超分辨率重建方法

      2014, 44(6):697-701.

      摘要 (262) HTML (0) PDF 941.34 K (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用图像超分辨率重建(SRR)技术可以在现有成像系统基础上提高图像空间分辨力。凸集投影(POCS)是超分辨率重建的主流方法之一。对POCS算法进行了改进,具体改进体现在两个方面:(1)用可控核回归插值图像作为POCS重建的初始估计以提高初始估计图像的质量;(2)将POCS重建中使用的点扩散函数(PSF)由高斯核改为可控核以减少重建图像的边缘振荡效应。对所提出的算法进行了仿真,实验结果显示采用本文方法重建图像的边缘效果有了明显的改善。

    • 改进的直方图均衡化算法在图像增强中的应用

      2014, 44(6):702-706.

      摘要 (286) HTML (0) PDF 1.32 M (945) 评论 (0) 收藏

      摘要:在数字图像处理过程中,针对直方图均衡化算法增强图像,提出了一种改进的直方图均衡化算法,应用于图像增强。该算法结合全局直方图均衡化、局部直方图均衡化特性,利用增量式直方图均衡化,从处理方法上对直方图均衡化算法进行了改进。实验结果表明,文中提出的方法能更有效的增强图像,去除图像噪声,为后续有效的识别特征提供了基础,同时提高图像目标识别的效果。

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