• 2014年第8期文章目次
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    • >综述与评论
    • 共形整流罩技术研究

      2014, 44(8):837-840.

      摘要 (509) HTML (0) PDF 1.08 M (440) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于共形光学技术对红外制导导弹的空气动力学性能提高明显,近年来对该领域研究的投入不断加大,文章通过对比安装有共形整流罩导弹与传统导弹的作战性能,说明了共形光学技术在提高导弹机动性和隐身性方面的优势,论述了共形光学研究领域的难点问题,详细介绍了固定校正器、反向旋转位相板、可变形性反射镜等几种设计方案,用于消除共形整流罩随扫描视场变化的像差,并对各方案的优点与不足进行了讨论,简单介绍了共形光学零件加工与检测技术,最后对共形光学的未来进行了展望。

    • 地基大口径望远镜主镜热控的设计原则及方式

      2014, 44(8):841-845.

      摘要 (481) HTML (0) PDF 1.29 M (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:热问题贯穿了望远镜设计的各个方面,而且随着望远镜口径的增大,温度对望远镜的工作性能和稳定性的影响也越来越明显。望远镜的主镜作为望远镜系统中关键的光学元件,对望远镜的成像质量有着重要的影响,为了克服主镜视宁度对望远镜成像质量和望远镜主镜温度梯度导致的热变形对望远镜成像质量的影响,对望远镜主镜温度进行合理地控制显得十分的必要和重要。本文结合国外大口径望远镜,详细论述了现代望远镜主镜热控的原则,总结了望远镜热控设计的方法,并进行了相应的探讨,为今后的大口径望远镜的主镜热控设计提供一定的参考价值。

    • 记忆合金在节流制冷器中的应用

      2014, 44(8):846-849.

      摘要 (488) HTML (0) PDF 1.16 M (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种红外探测器上所应用的新型节流制冷器,该制冷器采用形状记忆合金(Shape Memory Alloy)作为自调机构的调节元件;与传统波纹管型自调式制冷器相比,具有结构简单、装调方便、寿命长、稳定性好等优点;文中还对记忆合金工作原理、制冷器结构及低温记忆合金现状和前景等进行了简要的介绍和分析。

    • >激光应用技术
    • 激光冲击强化对K4030高温疲劳性能影响

      2014, 44(8):850-854.

      摘要 (466) HTML (0) PDF 1.01 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:对K4030镍基高温合金涡轮叶片进行了激光冲击强化,研究了激光冲击诱导残余应力场分布、激光冲击引起的表层硬化以及在350 ℃、500 ℃和550 ℃保温下的热稳定性。实验结果表明:激光1次冲击在表层诱导了-625 MPa的残余压应力,影响深度大于1 mm,冲击次数越大,残余应力幅值和影响深度愈大;功率密度和冲击次数显微硬度有较大影响,激光冲击强化后,其显微硬度有大幅度提升,并形成了一定厚度的变形层,增加冲击次数或者增大功率密度都可提高其幅值,在550 ℃/60 min保温下,残余应力大部分松弛,但是激光冲击强化引起的表层硬化即诱导的微观组织变化具有良好的热稳定性。激光冲击强化提高涡轮叶片高温高低周疲劳寿命达2.4倍。激光冲击强化诱导的残余压应力和晶粒细化是镍基合金疲劳强度提高的主要原因。

    • 目标运动对激光辐照温度场的影响

      2014, 44(8):855-860.

      摘要 (448) HTML (0) PDF 1.17 M (399) 评论 (0) 收藏

      摘要:以地基激光辐照运动目标为研究背景,分析运动目标辐照参数特性对激光辐照温度场的影响。首先,在设定交互场景的基础上,求解激光辐照参数,总结运动目标激光辐照参数的特点为:平均功率密度随目标运动不断变化;辐照面域光束强度空间分布为椭圆形高斯分布;目标表面存在强制热对流。其次,利用有限容积法求解激光辐照运动目标温度场分布。最后,分析运动目标辐照参数特性对温度场分布的影响。分析结果表明:随着目标的运动,激光辐照平均功率密度不断增加,目标温升速率不断增加;激光束辐照运动目标的角度不同,辐照面域的光束强度空间分布不同,温升区域也不相同;运动目标表面存在强制热对流形式的能量交换,减缓了表面温升。

    • 钛合金薄板激光焊接参数的多目标优化

      2014, 44(8):861-865.

      摘要 (455) HTML (0) PDF 874.48 K (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光焊接过程产生的焊斑熔深和热影响区宽度直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂,影响因素众多,许多参数难以量化。本文以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。利用两个径向基函数神经网络分别预测焊斑熔深和热影响区宽度。将上述两个径向基函数神经网络作为多目标优化算法的目标函数,以提高焊接熔深并减小热影响区宽度。通过模拟退火算法寻求多目标优化所得的非劣解集中的最优解。实验证明,该方法可有效平衡激光焊接过程的焊斑熔深和热影响区宽度。

    • 基于激光雷达的水平测量技术研究

      2014, 44(8):866-869.

      摘要 (417) HTML (0) PDF 1.08 M (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对常规飞机水平测量方法存在的低精度、低效率及数据处理工作量大等实际问题,本文提出了一种基于激光雷达光学测量系统的水平测量方法。首先对激光雷达测量系统进行了原理分析,并基于此原理进行了相应的飞机水平测量方案设计,同时进一步深入研究了数字化水平测量的关键技术,包括CCD图像处理技术及转站测量技术。通过实际测试,各特征点的合成总误差均小于给定的综合误差0.5 mm,满足方案设计的测量精度指标要求。

    • 激光点云实现探地雷达图像地形校正的研究

      2014, 44(8):870-873.

      摘要 (455) HTML (0) PDF 1.02 M (394) 评论 (0) 收藏

      摘要:探地雷达在地形起伏条件下采集数据时,必须考虑因地形变化产生的图像畸变和精确定位问题。本文采用车载激光扫描系统可快速获取研究区高精度的地形数据,通过探地雷达测量线上均匀分布的离散点,实现测量区地形数据与探地雷达图像之间的同步。根据时间移位原理和线性差值方法,选择某一标准的水平基准面作为参考平面,将探地雷达各道数据的双程传播时间进行校正,从而实现探地雷达图像的地形校正。校正后图像跟校正前相比,不仅显示出复杂地形下介质真实分布形态,而且有助于探地图像的解译和地下目标物及介质层的精确定位。

    • >激光器技术
    • 硅基氮化镓波长可调DFB激光器的模拟分析

      2014, 44(8):874-878.

      摘要 (428) HTML (0) PDF 1.11 M (848) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于严格耦合波以及介质平板波导理论,构建了硅基氮化镓分布反馈激光器的二维稳态物理模型。且利用多物理场直接耦合分析软件Comsol Multiphysics求解波动方程,得到了分布反馈激光器在可见光各波段形成单模输出的电场模一维、二维图谱,以及相对应的入射波长与电场模关系曲线。结合硅基光微机电系统技术和微加工技术,本文提出利用悬空的自支撑氮化镓周期可调光子光栅实现分布反馈激光器波长可调。数值模拟表明,在光栅的格子数目、光栅厚度、光栅宽度以及有源层厚度一定的情况下,改变光栅周期可以实现分布反馈激光器输出不同波长激光。理论分析与仿真结果基本一致,证明所建立激光器模型具有一定的合理性,得出的仿真数据为实现分布反馈激光器波长可调提供了有意义的参考。

    • 980 nm大功率半导体激光器增透膜的优化设计与制备

      2014, 44(8):879-883.

      摘要 (437) HTML (0) PDF 1.03 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于大功率半导体激光器,根据其最佳工作点随着和端面反射率相关的阈值电流等参数的变化规律,选择适合的腔面膜反射率系数进行设计。设计并制备三种腔面膜膜系,它们的增透膜在980 nm处反射率系数分别为8%、5%与2%,高反膜反射率系数均为90%。器件封装后分别测试其发光性能,数据显示与未镀膜的激光器相比,镀膜后的激光器在输入15 A电流时,它们的输出功率提高了35.18%~37.35%;它们在其最佳工作点处转换效率提高了25.33%~27.44%;此外高反膜反射率一定时,它们达到最佳工作点所需的电流值随其增透膜反射率系数减小而增大,结果表明优化选取合适的半导体激光器腔面膜膜系进行镀制,可以使半导体激光器在最佳工作点具有更大的输入电流,从而更适合在大功率工作。

    • 低阈值光纤激光器稳频特性研究

      2014, 44(8):884-887.

      摘要 (489) HTML (0) PDF 1.20 M (391) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现低阈值光纤激光器的频率稳定输出,设计了环形腔光纤激光器,以光纤光栅作为波长选择元件,在未泵浦光纤饱和吸收体和其锥形化结构的协同作用下实现激光纵模选择,获得了短光纤饱和吸收体长度下的单纵模激光稳定输出。介绍了未泵浦光纤饱和吸收体选频原理和锥形结构滤波原理,实验研究了不同光纤饱和吸收体长度下激光纵模特性和波长稳定性,以及锥形化光纤饱和吸收体的激光输出特性。实验表明,引入锥形化结构的饱和吸收体后,激光器能够稳定输出1545 nm波长的单纵模激光,并有效降低光纤激光器阈值至7.58 mW,采用延迟自外差方法测得该光纤激光器的线宽小于8 kHz。

    • >红外技术及应用
    • 基于Lighttools和Matlab的内辐射杂光分析方法研究

      2014, 44(8):888-891.

      摘要 (474) HTML (0) PDF 925.04 K (944) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外系统内辐射杂光对系统成像影响严重的问题,以一个具体红外系统为例,基于Lighttools和Matlab软件,提出一种适用于红外系统的内辐射杂光分析方法。针对分析结果所确定的需要重点消除杂光的表面,提出了相应的杂光消除措施。经验证,该方法对于寻找内辐射杂光来源,消除内辐射杂光具有很好的效果和适用性。

    • DMD窗口更换技术研究

      2014, 44(8):892-897.

      摘要 (541) HTML (0) PDF 1018.09 K (847) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于DMD的红外场景仿真系统要求,本文提出了适合对DMD进行窗口更换的方法,为DMD窗口更换提供了借鉴,提高了基于DMD红外场景仿真系统的性能;首先对各种红外材料的性能及适用性进行分析;其次对适合DMD的窗口封装技术进行了分析,DMD窗口封装技术比常规窗口封装技术更复杂,需考虑的因素更多,如温度、压力、空气氧化以及静电等的影响;最后以对型号0.7″ XGA的DMD芯片窗口更换为例,对更换窗口前后的DMD芯片性能进行测试,并给出了测试结果。测试结果表明,实验中所用DMD窗口更换方法能满足基于DMD场景仿真系统要求。

    • 远程运动点目标探测影响因素分析

      2014, 44(8):898-901.

      摘要 (516) HTML (0) PDF 856.60 K (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外系统实现远程探测,其影响因素很多,如运动点目标的特性,背景辐射,近场光学辐射,探测器的性能特性。本文从点源目标探测基本原理出发,以深空背景条件下探测大气层外的目标物为例,建立远程目标红外探测距离估算模型,分析了影响探测距离的相关因素,为远程红外系统的指标设计提供理论参考。

    • >红外材料与器件
    • 表面预处理对InSb钝化层界面的影响

      2014, 44(8):902-905.

      摘要 (464) HTML (0) PDF 905.63 K (514) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文介绍了采用不同的方法对InSb表面进行表面预处理,来改善InSb钝化膜层的电学性能。通过对InSb MIS结构进行C-V测试来评价不同方法预处理制备的钝化结构的电学特性。结果表明等离子预处理能明显改善InSb衬底和钝化层之间的界面性能,尤其是选用N2O等离子预处理InSb衬底表面,在控制界面陷阱和减少钝化层固定电荷方面,效果更明显,有利于提高InSb红外器件的可靠性。

    • >光纤及光通讯技术
    • 缆索拉力光纤微弯传感器及其非线性补偿

      2014, 44(8):906-908.

      摘要 (411) HTML (0) PDF 974.93 K (999) 评论 (0) 收藏

      摘要:缆索拉力监测对相关行业的安全生产具有重要意义。提出一种新型缆索拉力光纤微弯传感器,介绍了带有弹簧的传感器结构,给出了传感器力学传递函数关系式,通过对梯形弹簧的非线性特性分析,说明梯形弹簧可用于缆索拉力光纤微弯传感器的非线性补偿。实验测试结果表明,经过梯形弹簧非线性补偿的缆索拉力光纤传感器可以获得很好的线性响应。该缆索拉力光纤传感器可应用于电梯、塔吊、起重机、空中索道等场合的拉力监测。

    • >光学技术
    • 一种制冷型红外近景成像系统的无调焦设计

      2014, 44(8):909-912.

      摘要 (527) HTML (0) PDF 1.15 M (339) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对制冷型近景成像红外光学系统,讨论了近景系统调焦量对系统冷反射的影响,分析了在定焦近景成像系统中采用无调焦设计的必要性,以及如何选取合适参数提高系统景深、如何选取材料进行无热化设计从而实现无调焦的设计方法。基于320×256中波制冷探测器,设计了一个焦距为20 mm、F/4的无热化红外光学系统,该系统景深范围可以覆盖成像范围(1~10 m),且在-40~55℃的温度范围内实现无调焦清晰成像。

    • >光子晶体
    • 峰值折射率对正弦型函数光子晶体带隙的影响

      2014, 44(8):913-916.

      摘要 (394) HTML (0) PDF 801.89 K (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:对折射率按正弦规律变化的介质进行离散化处理,采用传输矩阵法计算了一维正弦型函数光子晶体的透射率,分析了各层介质的折射率峰值对带隙结构的影响。结果表明,随着高折射率介质的峰值折射率增大,主禁带增宽且红移;随着低折射率介质的峰值折射率增大,主禁带变窄且红移;当高低折射率介质都是正弦型函数介质时,与常规光子晶体相比,平均折射率之差增大时,主禁带增宽,反之主禁带变窄。这一结果对光子晶体的设计具有一定的指导意义。

    • >电子电路
    • 半导体激光测距仪用双脉冲电路设计

      2014, 44(8):917-921.

      摘要 (409) HTML (0) PDF 1.24 M (646) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对采用单脉冲便携式激光测距机难以测量中远距离的缺点,设计出用于半导体激光测距仪的大电流双脉冲驱动电路,利用二值化高速数据采集方法实现了测距功能。应用该电路制作的便携式测距原型机,在无合作目标的情况下,整机系统测量距离达1750 m,命中率高达95%以上。经过测试表明,双脉冲测距电路具有功耗低、测量距离远、命中率高、测试方便等特点,具有实际使用价值。

    • >太赫兹技术
    • 粗糙金属表面的高频太赫兹散射特性

      2014, 44(8):922-926.

      摘要 (482) HTML (0) PDF 1.23 M (539) 评论 (0) 收藏

      摘要:以五种不同粗糙度金属圆盘作为目标体,在收发同置雷达体制下开展了频率为3.11 THz太赫兹波的散射特性的测试工作。实验表明:粗糙金属表面对太赫兹波的散射与入射波的频率、目标的材质、表面的粗糙度等多种因素有关,同时在收发同置体制下散射强度随散射角衰减迅速,当散射角超过18°后几乎全部衰减为0,实验中散射角度与散射强度之间的散射模式遵从一种指数关系。

    • 双层金属环形阵列的太赫兹表面等离子体研究

      2014, 44(8):927-932.

      摘要 (407) HTML (0) PDF 1.59 M (373) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了太赫兹波垂直通过具有周期性亚波长环形空气槽阵列的金属-介质-金属三层结构的透射谱特性,以及与表面等离子体谐振的关系。共振模式电场分布与色散曲线分别表明:表面等离子体具有束缚性,表面电磁波的传输机制与能量流动过程,透射谱的两个共振峰与传播性的表面等离子体模式、局域化的表面等离子体模式及其耦合有关。改变结构的几何参数,其共振峰变化趋势进一步印证了以上观点,并且空气环中激发的准波导效应也影响了太赫兹波的传输。

    • 连续波THz-CT在医学成像中的应用研究

      2014, 44(8):933-936.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 1.12 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:太赫兹已经被用于对三维物体进行计算机辅助层析成像,但具有很高的折射损耗。设计了基于耿氏二极管和返波振荡器的连续波断层成像实验装置,对聚四氟乙烯模型进行扫描获得投影数据,然后利用滤波反投影算法对投影数据进行重建得到断面图像,用于研究折射对投影及图像的影响。最后对人体牙齿样本进行扫描和重建,探讨THz-CT在医学成像特别是牙齿等骨骼成像中应用的可行性和前景。

    • >图像与信号处理
    • 基于区域矩的舰船图像目标特征融合方法研究

      2014, 44(8):937-941.

      摘要 (295) HTML (0) PDF 857.65 K (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了增强特征对图像目标的描述能力,一类重要的方法是将不同类型的特征融合。面向舰船图像目标识别,研究了基于区域矩的特征融合方法。区域矩不是计算原始图像像素的矩,而是计算图像特征的矩,具体是首先设计合适的目标特征,然后利用中心矩、Hu氏不变矩和径向矩实现特征融合,并基于KNN分类实现目标识别。仿真实验表明,与区域协方差相比,区域矩可以更好地融合舰船可见光图像或红外图像的目标特征,而且没有随机初始化问题,所以实用性和有效性更高。

    • 一种新的热红外影像边缘检测方法

      2014, 44(8):942-945.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 848.07 K (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对热红外影像中感兴趣温度区边缘信息模糊、对比度弱、影像存在噪声,传统的边缘检测方法难以实现边缘提取的问题,同时考虑到热红外影像边缘的不确定性,提出了一种将多层次梯形模糊增强、模糊C均值聚类以及与Sobel算子相结合的边缘检测方法。该方法首先对热红外影像进行多层次梯形模糊增强,接着运用模糊C均值聚类方法对影像中感兴趣温度目标区进行聚类,提取出目标物体,最后利用Sobel算子对目标物体进行边缘检测。基于MATLAB进行仿真模拟,实验结果表明,该方法具有较高的检测精度,既能检测出模糊影像的边缘,又能提取出传统算法所不能检测出的细节信息,边缘较细,计算量小,获得了比较理想的检测效果。

    • 车载红外夜视系统行人告警算法研究

      2014, 44(8):946-948.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 917.88 K (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:对基于红外图像的行人告警算法进行了研究,以单帧图像为基础,利用“3σ准则”进行自适应阈值分割,并在区域标记的基础上对连通域进行特征分析,同时结合连续帧图像中目标的运动规律完成对行人的检测。

    • 基于可调阈值窗口的红外盲元检测算法

      2014, 44(8):949-952.

      摘要 (281) HTML (0) PDF 1.12 M (400) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于窗口阈值可调整的红外盲元检测算法。该算法将一帧图像按窗口大小进行分割,通过调节窗口内阈值,计算窗口内的均值和标准差之间的大小关系,达到精确判断盲元的目的。试验结果表明,该算法盲元定位准确,盲元检测率高,能大幅提升红外图像质量。

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