• 2014年第7期文章目次
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    • >激光应用技术
    • 波前控制技术在激光照射皮肤组织中的应用

      2014, 44(7):711-714.

      摘要 (504) HTML (0) PDF 1.25 M (385) 评论 (0) 收藏

      摘要:简述了激光光束波前校正计算过程,并介绍了激光光束波前控制技术在血管性皮肤损伤中应用的前景,建立了利用改变激光波前来提高透过皮肤组织光强的实验装置,详细报道了波前控制技术用于激光照射皮肤组织的实验结果。实验结果表明在照射激光剂量不变的情况下,通过波前控制可以大幅度提高穿透皮肤的激光局部能量密度。

    • 卫星激光测距系统的指向偏差修正

      2014, 44(7):715-719.

      摘要 (453) HTML (0) PDF 998.92 K (371) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了控制激光测距望远镜准确指向目标,本文采用图像处理方法精确识别卫星位置,计算卫星质心相对于参考中心的偏差并转换为望远镜的脱靶量,从而通过伺服系统修正望远镜的指向偏差;同时识别光束图像,得到光尖位置并计算光尖点与接收视场中心的偏差量,修正激光束指向偏差。

    • >激光器技术
    • 半导体侧泵模块激光晶体内吸收光场分析

      2014, 44(7):720-724.

      摘要 (513) HTML (0) PDF 1.33 M (394) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了半导体侧面泵浦模块中激光晶体的吸收光场分布模型,利用Matlab软件计算了吸收光场的归一化分布形貌,提出了两个重要参数:阵列切向位移量与径向角度偏离度。结果表明:当阵列切向位移量为0~0.5 mm时,晶体相对吸收强度、光场均匀性等参数基本不变;当该数值大于0.5 mm时,吸收强度急剧下降、光场不均匀性急剧增加;相比而言,径向角度偏移对晶体吸收光场分布的影响较小,总体上呈现随着该数值的增加,吸收强度减小、光场不均匀性增加。以上研究结论为目前半导体侧泵模块的研制生产提供了理论指导。

    • 起爆用二极管泵浦激光器

      2014, 44(7):725-727.

      摘要 (492) HTML (0) PDF 1.09 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:简述了激光起爆机理,介绍了一种应用于弹载环境条件的光纤输出二极管泵浦激光器。比较了激光工作物质Nd∶YAG和Nd∶YVO4吸收泵浦光的情况。阐述了LD侧泵Nd∶YVO4浦荧光分布,及光纤耦合透镜设计。激光器光纤单脉冲输出能量177 mJ,脉冲宽度198 μs。

    • >红外技术及应用
    • 基于DMD的高帧频红外灰度图像播放器设计

      2014, 44(7):728-732.

      摘要 (412) HTML (0) PDF 1.52 M (589) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于红外系统复杂度越来越高,用靶场实验方式测试系统的性能指标已变得十分高昂,甚至无法实现。利用红外图像模拟器来测试红外系统的性能指标是一种经济、实用的办法。本文设计了一款基于DMD的8位灰度红外图像播放器,详细阐述了系统各功能模块的作用,并使用自制的红外热像仪测试了系统的相关性能指标。经测试播放器线性相关度为0.99997,图像非均匀性优于1.7%(含热像仪),图像帧频为252.5 f/s,能够满足大多数红外成像系统仿真与测试的需求。

    • 机载箱体式红外相机安装基座的优化设计

      2014, 44(7):733-738.

      摘要 (358) HTML (0) PDF 1.50 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外相机的安装基座作为所有光学元件的安装基准,它的结构刚度直接影响着相机的成像质量。为了实现支撑基座的高刚度、低重量和小体积,从机载红外相机的性能指标和光学系统设计结果出发,结合机载环境的应用需要,提出了红外相机安装基座的设计要求;采用UG三维软件优化设计出“U”形和箱体式两种轻量化结构的安装基座,并采用Patran有限元分析软件对设计结果进行了仿真计算。对比计算结果可知:“U”形安装基座的最大变形量是箱体式结构的6.8倍,最大内应力是箱体式结构的3倍;在确定了安装基座的箱体式结构形式后,对优化设计的安装基座进行了模态分析和扫频试验,基座的固有频率约为560 Hz,满足设计指标要求。此外,分析结果与试验数据接近也证明了设计方法和分析手段的正确性。

    • 飞机机体红外辐射特性研究

      2014, 44(7):739-744.

      摘要 (505) HTML (0) PDF 1.87 M (538) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了飞机机体红外辐射强度的计算模型。在综合考虑气动对流作用、环境辐射、内热源加热、蒙皮热传导等因素的基础上建立了热网络方程,由此导出壁面热流密度函数,并将其作为浮动的热边界条件,通过机体外流场的数值计算得到了机体表面的温度分布,并计算得出不同视线方向上、不同波段的机体总体红外辐射强度,在计算视线上的机体总辐射时考虑了面元之间的遮挡,最后讨论了太阳辐射、飞行速度、飞行高度对飞机机体红外辐射的影响。

    • 基于三角面元波面分割的海面红外成像仿真

      2014, 44(7):745-748.

      摘要 (448) HTML (0) PDF 1.01 M (389) 评论 (0) 收藏

      摘要:从海面小波面法线出发,采用海浪谱模型模拟海面的形态,提出一种新的简便算法,将海面各小波面划分成三角面元,通过求三角面元的法向量来计算海面发射率,大大降低了计算的难度。其次,综合考虑海面自身热辐射及海面反射天空、太阳辐射和探测器与海面之间的大气路径光谱辐射,建立海面红外辐射模型。最后,生成海面红外辐射的灰度图像,并给出在不同探测器天顶角下的仿真结果。通过结果分析,该方法可以有效地模拟海面红外辐射特性,仿真的红外图像对于舰船红外仿真研究及红外探测具有重要意义。

    • 微缩场景下红外成像系统点目标作用距离研究

      2014, 44(7):749-751.

      摘要 (387) HTML (0) PDF 778.97 K (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:作用距离是红外成像系统性能的重要指标,对系统的设计具有决定性作用。在微缩场景下对红外成像系统进行测试,节省人力物力,节省资源,将成为日后的一个趋势。本文介绍了微缩场景下红外成像系统点目标作用距离的估算模型,提出了基于实验室实测数据的修正方法,使用MATLAB软件进行了仿真,得到了修正后的计算公式。经检验,修正后的公式能够较准确地估算微缩场景下红外点目标作用距离。

    • 螺旋桨飞机尾流红外抑制数值模拟研究

      2014, 44(7):752-757.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 1.55 M (375) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳颗粒群抑制尾流红外辐射是红外隐身技术重要的课题之一。以计算流体力学软件Fluent为平台,对碳颗粒群抑制某型螺旋桨飞机尾流红外辐射开展数值模拟研究。采用射线踪迹法对红外辐射传输进行计算,通过对比红外辐射强度,总结出适合该型螺旋桨飞机的颗粒喷射速度、喷射量等规律,为下一步开展实验研究、方案设计提供参考。

    • >红外材料与器件
    • 基于热扩散制备平面PN结InSb红外焦平面芯片

      2014, 44(7):757-762.

      摘要 (473) HTML (0) PDF 1.39 M (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一种基于在锑化铟衬底材料上以热扩散工艺制备平面PN结的红外焦平面阵列(IRFPA)探测器芯片结构及其工艺流程。根据锑化铟材料的特性设计了新的焦平面器件制备流程,选择了等离子增强化学气相淀积(PECVD)淀积的非晶氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)薄膜作为扩散工艺中的掩膜材料。在此基础上制备出了具有较好的I-V特性曲线的焦平面芯片。

    • 原子力显微镜在材料器件工艺中的应用

      2014, 44(7):763-766.

      摘要 (528) HTML (0) PDF 1.40 M (403) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试方面的应用。应用其可以进行磨抛后材料表面的粗糙度测试,接触孔形貌,以及外延后衬底的表面形貌。通过合理的选择扫描参数和探针,可以直观得到样品的表面形貌,接触孔还可以得到孔的尺寸和孔底形貌。尤其在接触孔测试方面,原子力的精度更高,抗干扰能力强且扫描结果更为直观,准确。本文通过对碲镉汞材料器件工艺中不同类型样品测试的介绍,认为原子力显微镜在碲镉汞材料器件工艺测试中发挥了较大的作用。

    • >光电技术与系统
    • 一种小型水下连续光成像系统设计

      2014, 44(7):767-771.

      摘要 (379) HTML (0) PDF 1.39 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种小型水下连续光成像系统,主要用于小型水下载具或潜水员提高水下视觉能力。该系统以多片大功率LED为光源,以CCD为接收器。为改善图像质量,在分析连续光照明条件下水下图像特点的基础上,使用了一种基于模型法的图像处理算法,并在以DM642为核心的嵌入式图像处理平台上实现。系统进行了室内水池和外场实验,结果表明:针对黑白条纹靶板,系统的极限探测距离达到2.3倍衰减长度以上;图像处理算法能较好适应多种背景和系统结构变化,有效提高图像对比度、突出目标细节。

    • 基于布里渊损耗的单端分布式光纤传感系统研究

      2014, 44(7):772-776.

      摘要 (300) HTML (0) PDF 1.16 M (455) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于布里渊散射的分布式光纤传感系统以其可在整根光纤中同时得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息,进而成为传感领域国内外研究的热点。针对传统的布里渊光时域分析分布式传感器只能双端入射且成本较高的缺陷,探索性地提出了一种新型的单端布里渊损耗光时域分析传感结构。采用一台窄线宽激光器作为唯一光源,应用铌酸锂电光强度调制器调制入射光产生频移可调的脉冲泵浦光,与经过光纤布拉格光栅反射的连续探测光进行布里渊散射放大效应。通过检测探测光光功率,采用洛伦兹和高斯函数线性权重谱和Levenberg-Marquardt算法得到了不同脉宽下整根光纤布里渊损耗谱。实验结果初步证明了这种传感结构对于分布式测量是可行的,对单端BOTDA的研制具有一定的供参考价值。

    • 大口径空间反射镜组件结构设计与分析

      2014, 44(7):777-782.

      摘要 (372) HTML (0) PDF 1.08 M (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了某1.2 m口径的空间光学反射镜结构及其支撑结构系统。首先,合理选取了反射镜及其支撑结构的材料。从反射镜镜坯制作工艺、力学特性、热特性以及反射镜重量等因素考虑,最终选取基于反应烧结SiC材料的背部半开放式扇形轻量化孔的反射镜结构形式,反射镜设计重量为87.6 kg,轻量化率达到79%。其次,确定了在光轴水平状态下进行检测装调的方案,并进行其支撑结构的设计,采用3个双轴柔性铰链从背部对反射镜支撑,使大口径反射镜同时满足静态刚度、动态刚度、强度和热尺寸稳定性的要求。最后,对反射镜进行了组件级有限元分析。结果表明,反射镜在X向重力和4 ℃均匀温升作用下面形RMS分别为 7.8 nm 和 9.4 nm,反射镜组件一阶固有频率为153 Hz,满足设计指标要求。

    • 非接触手成像系统图像采集光源的研究

      2014, 44(7):783-787.

      摘要 (431) HTML (0) PDF 1.43 M (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了基于TMS320DM642 DSP 芯片的非接触多光谱手识别装置中的光源。在整个识别装置中,光源占有举足轻重的地位,合理准确的光源能够采集到清晰的手部信息图像,并有利于提高用户身份识别的准确率。基于此目的搭建了以恒流源控制芯片、LED为主要器件的多光谱光源控制系统:恒流源芯片要驱动采集手掌掌纹信息的470 nm的可见蓝光LED和采集手掌静脉、掌形信息的850 nm近红外光LED;且可实现一次拍摄并获取高质量的三模态信息(掌纹、手掌静脉及掌形)的图像;并利用Light Tools软件对该光源进行了辅助验证。该设计不但解决了在获取手部三模态信息时需要转换光源的问题,而且还为多模态手部识别奠定了数据基础和实验环境。

    • >光纤及光通讯技术
    • 机械可调谐的长周期光纤光栅的写制实验研究

      2014, 44(7):788-791.

      摘要 (436) HTML (0) PDF 977.68 K (404) 评论 (0) 收藏

      摘要:深入研究了采用机械微弯法写制长周期光纤光栅(LPFG)的方案,进一步分析此方案中各种因素对LPFG特性的影响。写制的周期性凹槽板谐振波长变化率为17.7 nm/0.01 mm。当仅增加压力时,损耗峰值先增加,最大可调谐到16.248 dB。当压力过大时,损耗峰值减小。同时附加损耗随着压力增大而增加。而当压力一定时,损耗峰值随着周期性凹槽板的周期数目的增加而减小。研究结果有利于LPFG灵活运用于EDFA增益平坦和滤波应用等方面。

    • >光学技术
    • 库德光路的五棱镜安装方法

      2014, 44(7):792-796.

      摘要 (465) HTML (0) PDF 1.04 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现库德光路的快速高精度装调,提供了一种基于自准直原理的五棱镜安装方法,给出了库德光路的原理和安装方法,并对组装后的库德光路进行误差分析。得出应用此方法安装库德光路的光学静态误差在15″以内,满足一般库德光路的技术要求。因此,此方法不仅可以适用于库德光路,对反射镜的安装也有一定的借鉴和参考。

    • >光电对抗
    • AOTF高光谱探测系统对伪装目标的识别研究

      2014, 44(7):796-800.

      摘要 (448) HTML (0) PDF 1.02 M (428) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得目标和背景更精细的光谱信息,解决目前伪装目标与背景在一定波长范围内接近“同色同谱”而造成的目标识别难题,搭建了一套高光谱成像探测系统,并以典型林地背景中的伪装目标为例,对其进行探测与识别,获得目标和背景的高光谱信息以及强度对比度曲线。通过分析发现,伪装目标与背景难以实现完全的“同色同谱”,在某些波长上目标的特征比较明显,强度对比度较大。表明通过筛选特定的波长能对伪装目标实现有效快速的探测与识别。这些结果对于高光谱探测系统的应用具有指导意义。

    • >太赫兹技术
    • 基于太赫兹时域光谱的胶层厚度均匀性检测

      2014, 44(7):801-804.

      摘要 (579) HTML (0) PDF 1.59 M (737) 评论 (0) 收藏

      摘要:太赫兹波与不同的介质相互作用,探测器在不同的时间节点检测到携带介质信息的太赫兹时域波形,分析不同时域波形峰值点的飞行时间差,分别建立了透射式和反射式太赫兹无损检测单点厚度提取模型。在柔性装配过程中,一般有机硅胶的折射率难以提取,基于单点厚度提取模型,绘制了胶层空间分布三维形貌图,并提出了采用厚度均匀性标准偏差的方法评价胶层空间分布离散性。太赫兹时域光谱技术系统分析胶层厚度的均匀性,检测精度可达100 μm,对保证胶层连接强度有重要意义。

    • >图像与信号处理
    • 融合SIFT的B样条红外图像非刚性配准

      2014, 44(7):805-809.

      摘要 (359) HTML (0) PDF 1.44 M (1194) 评论 (0) 收藏

      摘要:手持式广角镜头红外热像仪所拍摄的不同时刻红外图像具有刚性形变和非刚性形变,传统图像配准算法很难同时矫正刚性形变与非刚性形变,针对该问题,提出一种融合SIFT的B样条配准算法。首先在待配准图像中建立控制网格,其次运用SIFT算法寻找待配准与基准图像间的匹配点对,剔除错误匹配点对并计算出待配准图像与基准图像间的刚性变换参数,接着对控制点进行刚性变换,最后以局部强度和为测度函数,运用B样条非刚性配准算法对广角镜头引起图像的非线性进行矫正。对比实验结果表明,本文算法具有很高配准精度,能够满足实际工程精度要求。

    • 基于L0平滑和随机游走的变电设备红外图像分割

      2014, 44(7):810-814.

      摘要 (276) HTML (0) PDF 1.32 M (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对经典随机游走分割的不足,本文提出了基于L0平滑的随机游走分割方法。利用基于L0梯度最小化的图像平滑方法对红外图像进行预处理,在此基础上对图像进行随机游走分割。实验结果表明基于L0梯度最小化的图像平滑方法能够降低局部图像灰度值变化对经典随机游走分割路径的影响,在很大程度上提高了经典随机游走对变电设备红外图像分割的准确性。

    • 红外告警算法在DSP上的优化技术研究

      2014, 44(7):815-818.

      摘要 (281) HTML (0) PDF 807.68 K (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外视频数据量的增加和红外视频帧频的提高,对实时红外告警系统提出了更高要求,文中基于DSP 6455红外告警处理平台,从软件及硬件两个层面讨论了红外告警算法的优化技术,并给出了一个红外告警算法的优化实例。

    • 基于双估计值的查找表高光谱图像无损压缩

      2014, 44(7):819-823.

      摘要 (380) HTML (0) PDF 876.47 K (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于双估计值的查找表预测高光谱图像无损压缩算法。首先,在高光谱图像的第1谱段图像采用JPEG-LS中值预测器进行谱段内预测,其他谱段图像采用谱间预测。谱间预测采用以下步骤,利用3个LUT预测值求出第一个估计值;其次用当前谱段内和前一谱段内特定的8个像素点计算出第二个估计值,将谱段内预测和谱间预测有效地结合,去除了高光谱图像的谱间相关性。然后,用3个LUT预测值和最终的预测估计值比较,选出最终的预测值。最后,将预测残差进行算术编码。实验结果表明,针对NASA的AVIRIS高光谱图像,用本文算法比LAIS-LUT的压缩比平均提高了0.03~0.11,针对国内OIMS-I高光谱图像,比LAIS-LUT压缩比平均提高了0.01~0.09,有效的提高了压缩比。

    • 采样时钟抖动在弱光信号检测中的影响分析

      2014, 44(7):824-828.

      摘要 (262) HTML (0) PDF 1.02 M (469) 评论 (0) 收藏

      摘要:信号采样是弱光信号检测的关键技术环节,由于采样时钟抖动引起的采样信号的输出误差会影响后续的信号检测和处理。为此,分析了输入光信号为近高斯分布波形时由时钟抖动引起的采样误差,推导出了采样输出的信噪比损失公式,讨论了采样带宽、输入信噪比以及信号脉宽对输出信噪比损失的影响,最后以取样积分检测技术为对象,计算了在不同累积次数的条件下采样抖动对取样积分检测性能的影响,对弱光信号检测中的采样时钟选取具有一定的指导意义。

    • 基于FPGA的红外图像处理算法的测试系统

      2014, 44(7):829-832.

      摘要 (305) HTML (0) PDF 1.28 M (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:为识别和提取红外图像中的有用信息,红外系统常采用各种算法处理采集到的数据。随着红外技术的不断发展,与红外相关的图像处理算法层出不穷。除了常规的图像处理算法外,为了提高人眼对红外图像的识别率,伪彩色编码技术也常被使用。为了便于在实际应用选取最佳的红外图像处理算法,基于FPGA设计了红外图像处理算法的测试系统,该系统能集成与红外相关的常见图像处理算法和实时添加的自定义图像处理算法,并利用显示终端对红外图像数据进行实时验证,通过对彩虹编码、热金属编码与图像锐化算法的测试试验,表明了该测试系统的实用性。

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