2015年第11期文章目次

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  • 1  国内外红外隐身材料研究进展
    叶圣天 刘朝辉 成声月 班国东
    2015, 45(11):1285-1291.
    [摘要](520) [HTML](0) [PDF 972.96 K](802)
    摘要:
    从红外探测系统的探测方法和Stefan-Boltzmann定律两个方面分析红外隐身材料的隐身原理,得出红外隐身的主要措施有降低目标表面红外发射率和控制目标表面温度。综述了低发射率涂层材料、控温涂层材料、智能隐身材料和生物仿生隐身材料等四种红外隐身材料近几年的国内外研究现状。指出了目前红外隐身材料研究存在的问题,在此基础上,展望了红外隐身材料未来的发展方向。
    2  网络化旋转激光经纬仪的现场平差标定方法
    贾昆 李培林 王崴 潘晓
    2015, 45(11):1292-1297.
    [摘要](451) [HTML](0) [PDF 1.18 M](376)
    摘要:
    针对网络化旋转激光经纬仪定位系统在现场环境中标定精度低、过程复杂以及成本高等问题,提出了一种高精度快速的现场平差标定方法。利用标定杆采集空间标定点建立发射机与标定杆坐标系转换关系,间接联系发射机之间的位姿关系,并采用最小二乘原理求解系统外参数估算值;以外参数估算值为初值,采用非线性优化的方法求解系统外参数最优值,实现系统全局标定。该现场平差标定方法实现了在5000 mm×5000 mm范围内系统测量精度为0.12 mm,重复定位精度为0.02 mm,能够满足实际现场应用要求。
    3  基于激光热成像的铁氧体裂纹检测
    王晓宁 侯德鑫 叶树亮
    2015, 45(11):1298-1303.
    [摘要](234) [HTML](0) [PDF 1.18 M](334)
    摘要:
    铁氧体裂纹缺陷的位置和形态对其性能有不同程度的影响,现有的检测方法不能同时满足远距离、非接触的直观反应缺陷情况的需求。将基于激光热成像缺陷检测方法用于铁氧体工件检测,分析了激光扫描路径平行裂纹时的试样表面温度分布规律,提出了延时对称点温差的表征裂纹方法,将该方法与垂直裂纹扫描时的扫描路径上最高温的方法相融合,并将该方法用于检测真实的铁氧体裂纹。检测结果可更直观清晰的显示出铁氧体试样任意角度的裂纹的位置和形态。
    4  激光散射式技术在钢球表面缺陷检测中的应用
    马贤淑 华云松 杨海马 王光斌
    2015, 45(11):1304-0308.
    [摘要](439) [HTML](0) [PDF 1.08 M](526)
    摘要:
    针对目前钢球表面反射率高、缺陷特征难以提取等问题,提出了一种基于机器视觉技术,利用钢球表面激光散射图片快速检测表面缺陷的方法。介绍了系统的结构和检测原理,搭建了系统检测平台。分析了利用形态学、边缘连接等图像处理算法提取缺陷散斑,利用圆度因子和延长因子判别缺陷类型的处理过程,并基于LabVIEW软件平台,选取不同缺陷的钢球样本进行了试验测试。实际试验表明,利用钢球表面激光散射图可以有效提取表面凹坑、麻点、刻痕等缺陷信息,系统可以快速准确地识别钢球的表面缺陷,可用于钢球表面缺陷的在线检测,具有很好的实用价值和应用前景。
    5  飞秒激光烧蚀加工恒弹性合金的规律研究
    王豪放 邓圭玲 岳浩铭 苏文毅 鲁云鹏 罗志 胡友旺
    2015, 45(11):1309-1313.
    [摘要](250) [HTML](0) [PDF 1.04 M](300)
    摘要:
    恒弹性合金的加工对表面质量和加工精度的要求越来越高,为了实现对恒弹合金的精密定量去除,本文探索了采用飞秒激光烧蚀的加工新方法。首先,分析计算了在高强度飞秒激光辐照加工下,恒弹性合金材料的烧蚀阈值;其次,实验研究了飞秒激光脉冲能量和脉冲个数对该材料上烧蚀加工微坑的直径和深度的影响,结果表明:恒弹性合金的飞秒激光烧蚀阈值为0.167 J/cm2;可以通过增大脉冲能量来增大烧蚀坑直径,通过增大脉冲数来增大烧蚀坑深度。脉冲烧蚀坑直径上限为150.64 μm,运用飞秒激光旋切加工方法,可获得直径为500 μm的微孔,提高了飞秒激光烧蚀加工的能力。
    6  基于SLR与L波段同步观测解算北斗卫星钟差
    胡佳钰 韩兴伟 张子昂
    2015, 45(11):1314-1318.
    [摘要](251) [HTML](0) [PDF 891.36 K](247)
    摘要:
    导航卫星钟差的大小通常在毫秒量级,若不进行精密修正,对卫星导航定位精度的影响很大。本文阐述了综合利用SLR观测值和北斗L波段单频伪距观测值对BDS卫星钟差进行解算的原理和计算方法。采用2014年8月及9月从长春SLR和GNSS并址站采集的激光测距观测值和北斗L波段单频伪距观测值计算了COMPASS-G1的卫星钟差,以GFZ分析中心提供的COMPASS-G1卫星钟差为参考进行对比,互差在6 ns之内,表明使用该方法计算COMPASS-G1卫星钟差是可行的。
    7  基于SESAM的全光纤被动锁模光纤激光器
    王雄飞,李尧,朱辰,张昆,张利明,张大勇,赵鸿
    2015, 45(11):1319-1324.
    [摘要](268) [HTML](0) [PDF 1.23 M](261)
    摘要:
    研究实现了一种主振荡功率放大(MOPA)结构的高功率全光纤皮秒级被动锁模掺镱(Yb3+)光纤激光器。种子源为基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的锁模光纤激光器,其为线性腔结构,输出功率为5.97 mW;预放大级采用单模掺镱光纤进行放大,之后经过4倍重复频率倍增系统和两级双包层掺镱光纤放大器,最终实现了平均功率74.3 W,中心波长1063.4 nm,脉冲宽度7.0 ps,重复频率68 MHz的锁模脉冲激光输出。实验中通过对种子光的处理和光纤长度的控制,未出现受激布里渊散射(SBS)、受激拉曼散射(SRS)等非线性效应。
    8  LD泵浦被动调Q皮秒Nd∶YVO4微片激光器
    杨欢 余锦 张尚 刘洋 张雪
    2015, 45(11):1325-1330.
    [摘要](312) [HTML](0) [PDF 1.40 M](427)
    摘要:
    报道了一种新型调Q微片激光器。首次提出了斜泵浦方案,实验中分别采用LD端面垂直泵浦和斜泵浦两种方式,结构简单紧凑。微片采用Nd∶YVO4作为工作物质,半导体可饱和吸收镜(SESAM)为调Q元件。在两种泵浦方式下,都获得了重复频率范围在千赫兹到兆赫兹的皮秒激光脉冲输出。以光纤耦合输出的808 nm LD作为泵浦源,在垂直泵浦的情况下,在420 mW 抽运功率下,获得6.40 mW的1064 nm激光输出,脉冲宽度57.8 ps,对应单脉冲能量6 nJ,x、y方向的光束质量因子分别为1.18、1.17。在斜泵浦的情况下,在550 mW抽运功率下,获得2.25 mW的1064 nm激光输出,脉冲宽度64.3 ps,对应单脉冲能量17 nJ,x、y方向的光束质量因子分别为1.29、1.32。
    9  光束在冷却液中传输的波前差研究
    高海峰 刘洋 王刚 刘磊 陈露 刘善超 王喆 赵鸿
    2015, 45(11):1331-1334.
    [摘要](225) [HTML](0) [PDF 1.16 M](270)
    摘要:
    主要研究了浸入式固体激光光束在冷却液中传播所产生的波前差。激光在冷却液中传输使得冷却液受热升温,从而使折射率的分布不均匀,最后产生了一个附加的波前差。首先通过数值计算得到该附加波前差的理论值,并通过变换多种激光和冷却液参数得出不同条件下的波前差,然后分析这些参数的变化对于波前差的影响,再结合实验进行对比,最终得出影响光束在冷却液中传输所产生波前差的因素。通过分析这些因素为后续工作提供依据。
    10  1465 nm与732.5 nm双波长光纤激光器的研究
    王涛 姚建铨 张浩源 高超 赵东哲 赵新潮 朱金龙
    2015, 45(11):1335-1339.
    [摘要](222) [HTML](0) [PDF 1.08 M](289)
    摘要:
    为物联网用的光纤传感器的测试提供光源,介绍了一种准连续输出 1465 nm与732.5 nm 双波长光纤激光器,对于掺镨的激光光纤,研究分析了波长1465 nm光子能级的辐射跃迁,研究了使1040 nm激光衰减,而使1465 nm激光增益输出的关键技术,实验研究了输出镜的镀膜数据与激光谐振腔的形式,实验输出1465 nm激光33 W,基频为1465 nm激光,设置外腔倍频KTP,通过声光Q调制器调制,实验获得准连续输出732.5 nm激光2 W,取得了1465 nm与732.5 nm双波长输出。
    11  氙灯泵浦Nd∶YAG激光器的可靠性分析
    李德鹏 李宝忠 包照日格图
    2015, 45(11):1340-1342.
    [摘要](242) [HTML](0) [PDF 784.38 K](255)
    摘要:
    简要论述了影响氙灯泵浦传导冷却YAG激光器可靠性的诸多因素,以可靠性理论为基础,对YAG激光器的可靠性进行了分析,提出了可靠性设计措施,并对某YAG激光器的可靠性进行了预计以及试验。
    12  基于喷雾降温方法的发动机排气红外抑制研究
    王小川 李雁飞 贺国
    2015, 45(11):1343-1348.
    [摘要](237) [HTML](0) [PDF 1.18 M](442)
    摘要:
    为有效抑制舰船发动机排出烟气产生的突出的红外辐射特征,进行了两级喷雾冷却降温的实验研究。实验结果表明:通过两级喷雾冷却使烟气温度显著降低,实验中两级喷雾压力的最高工况可使发动机各工况下的排气温度控制在330~360 K的范围内。实验确定了发动机各工况下的两级喷雾最佳喷雾压力和流量的数学模型,得到了喷雾后烟气温度降低至最低稳定值所需的响应时间,针对该响应时间,为发动机工况转换时喷雾系统工况的提前调整提出建议。本文研究可为实现舰船发动机排气系统红外抑制的主动控制提供数据支持和模型依据。
    13  Slope RMS在三镜支撑设计与面形评价中的应用
    李明璇 张景旭 陈宝刚 杨飞
    2015, 45(11):1349-1354.
    [摘要](234) [HTML](0) [PDF 1.05 M](228)
    摘要:
    针对镜面面形均方根(RMS)无法反映表面面形的空间频域特性,借鉴了国际上先进的斜率均方根(Slope RMS)作为面形评价方法。本文以2 m级望远镜三镜作为例子,将Slope RMS作为优化目标函数,计算了支撑点的位置,给出的支撑之后面形误差RMS值为6.88 nm,在空间间隔为0.25 mm时的Slope RMS值为0.17809 μrad。利用Zernike多项式作为面形拟合基底函数,将对成像质量没有影响的刚体位移从面形误差中分离出来,得到最终的面形误差的RMS值为3.30 nm,在空间间隔为0.25 mm时的Slope RMS值为0.15943 μrad。研究结果表明,以Slope RMS为目标函数优化支撑点的支撑结果位置满足光学设计的要求,对更大口径光学元件的支撑设计提供了一种指导方法。
    14  大气湍流对高斯光束瑞利区间的影响
    王慧 杨军 章曦
    2015, 45(11):1355-1359.
    [摘要](210) [HTML](0) [PDF 1.14 M](257)
    摘要:
    采用Andrews修正谱(M谱),通过解析分析与数值计算研究了相干双曲余弦高斯光束在自由空间和中强度大气湍流中传输时瑞利区间的影响因素。 研究表明,大气湍流中激光束的瑞利区间明显小于在自由空间的瑞利区间;相干参数α、光束参数β、大气湍流内尺度l0及束腰宽度ω0的增加均利于激光束瑞利区间ZR的增大,而光束波长λ的增大及湍流强度C2n的增强将导致瑞利区间ZR的减小;此外瑞利区间ZR受湍流外尺度L0变化的影响较小,而受湍流内尺度l0变化的影响较大,表现出明显的尺寸效应。相关结果与相同条件下运用Von Karman谱计算得出的结论相一致。
    15  二维光束整形系统设计与仿真
    于陶然 王超 张宇碟 刘洋 唐晓军
    2015, 45(11):1360-1363.
    [摘要](276) [HTML](0) [PDF 1.09 M](406)
    摘要:
    针对高功率板条激光波前矫正的需要,基于ZEMAX软件对二维光束扩束整形系统进行设计和仿真。系统将初始尺寸为2.5 mm×28 mm,发散角为7 mrad×2 mrad矩形光束扩束整形为尺寸为40 mm×40.2 mm,发散角为0.54 mrad×1.3 mrad的方形光束。光束整形方向输出光学传递函数接近衍射极限,光束整形方向视场10 mrad时,两方向引入波像差之和为0.0186 λ,P-V值小于0.1 λ。
    16  气体等离子体产生太赫兹波的特性研究
    邓天明 刘劲松 王可嘉 杨振刚 汪盛烈
    2015, 45(11):1364-1368.
    [摘要](298) [HTML](0) [PDF 1.06 M](361)
    摘要:
    基于光电流模型,对不同偏振情况的双色飞秒激光脉冲聚焦产生的气体等离子体中辐射出的太赫兹波特性进行了研究。根据光电流理论,气体分子被电离释放出的自由电子在非对称的激光场的作用下运动形成电子电流,产生在太赫兹波段的辐射。研究结果表明,太赫兹辐射的偏振特性与强度和入射双色激光的偏振特性紧密相关,仅当双色脉冲均为线偏振时,辐射出的太赫兹波才为线偏振,且强度受到双色脉冲偏振方向的夹角的影响;而对于实验中经过倍频晶体后变成椭圆偏振的基频光,太赫兹强度与倍频晶体的具体放置情况有很大关系,并且产生的太赫兹为椭圆偏振。
    17  石墨烯光栅太赫兹透射特性的研究
    李彤彤 曹妍妍 吕欢欢 黄晓燕 张晓 徐世林 张会云 张玉萍
    2015, 45(11):1369-1374.
    [摘要](283) [HTML](0) [PDF 1.21 M](407)
    摘要:
    建立了石墨烯光栅模型,基于快速收敛傅里叶模型方法计算了太赫兹频段的石墨烯光栅透射率,讨论了费米能级、光栅周期、光栅占空比和弛豫时间对透射率的影响。研究结果表明,在正入射条件下,透射率随频率的增大先减小后增加,且费米能级、占空比和弛豫时间越高,透射率的最小值越小。在入射光频率为2 THz的条件下,透射率随入射角的增大先增加后减小,且透射率在入射角约为60° 时取得最大值。以上研究为石墨烯光栅的理论研究及其实际应用提供了有力指导。
    18  复杂地面背景下相对定位目标选择与识别算法
    陈世伟 杨小冈 张胜修 王雪梅
    2015, 45(11):1375-1379.
    [摘要](280) [HTML](0) [PDF 1.01 M](331)
    摘要:
    针对相对定位技术在复杂地面背景下存在相对定位目标选取质量不高、识别难度大的问题,基于最稳定极值区域(MSER)和双层匹配矫正策略提出一种新的相对定位目标选取与识别算法。算法首先提取基准图和实时图的MSER特征,并进行椭圆拟合和规则化,然后根据特征区域的选择权重指数自适应选取相对定位目标,再利用MSER特征的尺度和仿射不变特性,基于互相关性准则提取两图像间匹配的MSER特征对,最后采用位置权重指数和随机抽样一致性(RANSAC)算法进行双层匹配矫正,剔出误匹配特征对,实现相对定位目标的准确识别。实验结果表明,针对复杂地面建筑场景,该方法的相对误识别率最大为0.125,绝对误识别率为0.028。基本满足成像末制导相对定位技术稳健性好、识别精度高、抗干扰能力强等要求。
    19  一种基于ORB检测的特征点匹配算法
    刘威 赵文杰 李德军 王骁,叶怡
    2015, 45(11):1380-1384.
    [摘要](399) [HTML](0) [PDF 861.28 K](157)
    摘要:
    针对传统的SURF局部特征匹配算法实时性不高的问题,充分利用ORB特征点检测算法简单高效的优势,提出了一种新的特征点匹配算法。首先,针对原始ORB特征匹配算法出现大量误匹配对的问题,采用基于K最近邻的特征点描述后,对前后两帧特征点进行双向匹配,再通过顺序抽样一致性算法进一步提纯。实验结果表明,经过本文算法提纯后匹配对准确度提升到99.9%,平均耗时0.46 s,处理速度约是SURF特征匹配算法的5倍,SIFT特征匹配算法的25倍,能够满足实时运用的需求。
    20  基于多核DSP激光成像雷达数据处理系统
    张文广 鲁敏 郭裕兰 滕书华 张军
    2015, 45(11):1385-1391.
    [摘要](258) [HTML](0) [PDF 1.24 M](263)
    摘要:
    采用多核DSP设计了一个用于地面目标检测的激光雷达实时图像处理系统。在详细分析算法各模块资源消耗量的基础上,完成了硬件电路设计,实现了以主辅拓扑结构为框架的软件并行处理系统开发。在系统实现时,先将图像进行分区,并合理地将分区后的图像分配到四个DSP核中进行处理。最后,将并行系统进一步扩展到双核和六核,并与单核系统进行性能比较。对算法运算时间的测试结果表明,系统处理一帧图像仅需50 ms达到了实时性要求。结果表明,对于固定负载的处理系统,单纯地通过增加并行的核数来提高加速比的幅度是有限的。当增加并行的核数已不能明显地提高计算效率时,在系统设计中应着重减少每个核串行运算的负载量。
    21  基于改进PCNN的压缩感知域图像融合
    刘斌 田中佳
    2015, 45(11):1392-1396.
    [摘要](767) [HTML](0) [PDF 1.07 M](338)
    摘要:
    () ()基金项目:。摘要:提出了一种压缩感知域基于改进PCNN的图像融合算法。根据压缩采样得到待融合图像的压缩观测值,建立改进PCNN模型,即利用压缩观测值的物理意义对PCNN中连接系数,加权矩阵和特征参数进行自适应设定。并将压缩观测值作为改进PCNN神经元输入获取点火映射图作为融合算子,对源图像观测值融合后进行重构得到融合图像。实验结果表明,该算法克服现有压缩感知图像融合算法细节丢失的缺陷,主客观评价优于现有压缩感知图像融合算法。
    22  高斯混合分布激光中心线提取方法
    刘巍 张驰 刘阳 王灵丽 樊超楠 贾振元
    2015, 45(11):1397-1402.
    [摘要](196) [HTML](0) [PDF 2.01 M](148)
    摘要:
    针对激光辅助立体视觉测量中的非高斯非对称分布激光条的匹配中心线提取精度较低的问题,提出一种基于高斯混合模型的激光中心线提取方法。首先分析了激光散斑对图像的影响,选择均值滤波方法有效去除激光散斑噪声;然后利用最大类间方差(OTSU)阈值分割方法对光条位置进行粗定位;最后,利用本文提出的高斯混合模型提取激光条亚像素中心线,该模型可准确地描述激光条横截面光强分布特性,从而能够实现光条中心极值点的高精度提取。实验结果表明该方法能够高效稳定的提取激光条中心线。

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