2015年第2期文章目次

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  • 1  激光雷达应用技术研究进展
    刘斌 张军 鲁敏 滕书华 马燕新 张文广
    2015, 45(2):117-122.
    [摘要](179) [HTML](0) [PDF 1.07 M](2032)
    摘要:
    随着激光成像雷达技术的快速发展,激光雷达三维点云数据在多个领域展现出良好的应用前景。本文首先概述了激光雷达的基本原理和性能优势,进而重点阐述了激光雷达在调查监测、建模测绘、探测测量、医疗、军事等各方面的实际应用。
    2  稀土材料在激光隐身技术中的研究与发展
    贾增民 王有轩 刘永峙 黄成亮 潘士兵 于名讯
    2015, 45(2):123-127.
    [摘要](113) [HTML](0) [PDF 1.21 M](2380)
    摘要:
    稀土材料因其丰富的能级所产生的丰富的光谱,利用稀土能级的跃迁达到对1.06 μm激光和其他波段兼容隐身。本文主要介绍了含钐体系材料的制备、不同晶型、不同粒径、不同掺杂对反射率的影响,氧化钇,含镝等稀土材料在激光隐身中的应用。
    3  相干多普勒激光测风雷达系统研究及验证
    封治华 杜改丽
    2015, 45(2):128-132.
    [摘要](189) [HTML](0) [PDF 1.34 M](1719)
    摘要:
    介绍了相干多普勒激光测风雷达国内外现状,阐述了其基本原理,给出了风速矢量反演计算过程,并对相干多普勒激光测风雷达系统方案进行了分析,利用标校塔以及超声波测风仪等设备进行了风场测量验证实验,获得了80~600 m处的风场信息,验证了测风系统的设计指标。
    4  激光测距中数字鉴相器的设计
    赵中民 习友宝
    2015, 45(2):133-137.
    [摘要](165) [HTML](0) [PDF 1010.93 K](1067)
    摘要:
    相位法激光测距广泛应用于距离测量,尤其是短距离测量领域,测距系统的测量精度和速度主要取决于鉴相器的设计,为提高鉴相器的测量精度和速度,本文给出了一种新型数字鉴相器。通过加入反馈电路控制信号调制器,只需一组鉴相器即可实现激光发射信号与接收信号相位差的测量。调整CIC滤波器的参数,最大限度地提高滤波器输出信号的信噪比。对CORDIC算法进行优化,不仅扩展了测量范围,而且提高了测量精度和速度。本文使用Matlab对该数字鉴相器进行了性能评估,并在FPGA上实现了该数字鉴相器,与传统的数字鉴相器相比,测量精度和速度都有较大的提高,同时也降低了设计成本。
    5  基于DP-LIBS铁合金中碳元素特征谱线的研究
    江虹,苏阳
    2015, 45(2):138-143.
    [摘要](104) [HTML](0) [PDF 1.12 M](694)
    摘要:
    采用双脉冲和单脉冲激光,对空气中标准铁合金样品中碳元素的激光诱导实验,研究两种方式下形成的光谱。双脉冲激光诱导击穿光谱采用两束激光,在第一束激光脉冲的基础上加入第二束高压激光脉冲,对等离子体进行二次激发。通过对比研究发现:双脉冲激发技术延长了原子特征辐射的有效时间,提高了获取信号的信噪比,增强了发射光谱的信号强度,提高了信号的稳定性。此外,通过分析影响双脉冲信号增强程度的因素,研究了脉冲宽度和延迟时间以及激发能级对光谱增强程度的影响。
    6  钢板表面腐蚀的脉冲涡流热成像检测研究
    胡德洲 左宪章 李伟 张玉华
    2015, 45(2):144-149.
    [摘要](99) [HTML](0) [PDF 1.27 M](525)
    摘要:
    钢铁腐蚀是威胁工业安全生产的重要原因之一,采用脉冲涡流热成像缺陷检测技术对钢板表面腐蚀进行了检测和评估。用二维感应加热模型分析了腐蚀表面几何形状对感应加热温度分布的影响,根据实验结果提取腐蚀缺陷的表面温度均方根对腐蚀程度进行表征,并研究了涂层对钢板腐蚀程度评估的影响。用主成分分析法、因子分析法和脉冲相位法重构感应加热红外图像,提高了腐蚀缺陷的识别能力和腐蚀程度的评估能力。
    7  基于空间应用的红外探测器驱动电路设计
    张钰 邓希宁 高旭辉
    2015, 45(2):150-152.
    [摘要](115) [HTML](0) [PDF 1006.19 K](339)
    摘要:
    以空间应用为目的,提出基于国产1024×6长波红外探测器的驱动电路设计方案。该方案利用LDO和电压跟随器产生探测器需要的驱动电压。通过对该方案进行论证及在某型号空间相机中应用,证明该方案切实有效,能够较好的满足空间应用需求。
    8  N电极结构尺寸和材料对探测器热应力影响
    雷震 张立文 张晓玲 孟庆端 张晓红
    2015, 45(2):153-157.
    [摘要](108) [HTML](0) [PDF 1.10 M](309)
    摘要:
    温度冲击下锑化铟(InSb)面阵探测器典型碎裂统计结果表明,起源于N电极区域的裂纹在芯片碎裂中占据主导。为研究温度冲击下N电极结构尺寸和材料选取对InSb红外面阵探测器所积累热应力的影响,借助ANSYS软件,基于“先分割,后等效”的建模思想,建立了128×128 InSb红外面阵探测器结构分析模型。模拟结果显示,随着N电极厚度的增加,InSb芯片和N电极上累积的热应力极值和Z方向应变极值都呈现出减小趋势,即N电极越薄,InSb芯片和N电极上热应力和应变极值越大。在N电极选取金和铟两种不同材料时,InSb芯片和N电极上累积的热应力极值也发生迥然不同的变化:选金做N电极时,InSb芯片上累积热应力极值为503 MPa,在选用铟材料时,其值进一步增加到918 MPa;但此时N电极上热应力极值不是增大,而是从242 MPa下降到2.82 MPa,减小了两个数量级。这表明N电极结构尺寸和材料的变化对InSb芯片和N电极上热应力/应变有较大的影响。因此,如能选取合适N电极结构尺寸和材料,将有助于减小芯片和N电极应力集中现象,从而降低探测器碎裂几率。
    9  灵敏度可调的光学读出非制冷热像元设计
    周玉修 程融 刘坚强 曾玮 孙光厚 李铁
    2015, 45(2):158-162.
    [摘要](135) [HTML](0) [PDF 1.20 M](387)
    摘要:
    设计了一种可见光反射型光学读出非制冷热像元结构。理论分析表明热像元的热-机械灵敏度达到0.043 deg·K-1,在热像元面积比已有报道减小75%的情况下,热-机械灵敏度反而提高至少79%。通过改变弯折梁底层金膜的面积来调节热像元的灵敏度,使其可在2.36×10-6rad·m2·W-1和9.21×10-6rad·m2·W-1之间变化。ANSYS仿真结果和理论结果吻合较好,验证了设计的正确性。
    10  长波碲镉汞材料As掺杂激活研究
    张舟 陈慧卿 朱西安
    2015, 45(2):163-165.
    [摘要](175) [HTML](0) [PDF 847.63 K](401)
    摘要:
    利用离子注入工艺实现长波碲镉汞材料的As掺杂,As作为掺杂介质表现出两性掺杂行为,而As只有占据Te位成为受主才能形成P型碲镉汞材料。通过对砷掺杂碲镉汞材料在汞气氛中进行退火,分析注入退火引起的样品电学性质的变化,对砷激活退火采用的汞压、温度及时间进行了研究,利用霍尔测试和二次离子质谱仪(SIMS)等手段分析激活效果,研究发现,高温富汞热退火可以实现碲镉汞As激活。
    11  锌离子注入铌酸锂晶体的光谱特性
    郑丽杰 苏红 张传义 李可尧
    2015, 45(2):166-170.
    [摘要](129) [HTML](0) [PDF 1.29 M](446)
    摘要:
    利用离子注入技术和氧气氛围高温退火制备了不同掺锌剂量的铌酸锂样品,并研究了锌离子浓度以及退火状态对铌酸锂晶体紫外和红外波段特性的影响。紫外波段,锌离子的注入使铌酸锂晶体的吸收边红移,退火后吸收边均与纯铌酸锂晶体的相同,锌离子的注入降低了铌酸锂晶体的透射率;红外波段,纯铌酸锂晶体分别在3486 cm-1、2851 cm-1和2917 cm-1处出现主次吸收峰,掺锌样品的主吸收峰位置与纯铌酸锂晶体相比发生微小的红移,X切向铌酸锂样品有明显的次吸收峰,而退火前Z切向铌酸锂样品的次吸收峰不明显,退火后吸收峰变锐利。锌离子的注入以及退火状态对铌酸锂晶体的透射率有影响,分别增强和减弱X切向和Z切向铌酸锂晶体的透射率。
    12  用于红外焦平面阵列的等效像元电路设计
    戴山彪 陈力颖 邢海英 王健 杨晓龙
    2015, 45(2):171-175.
    [摘要](136) [HTML](0) [PDF 1.28 M](182)
    摘要:
    提出了一种用于300×400红外焦平面阵列读出电路的等效像元电路结构。该电路与氧化钒(VOx薄膜)制成的微机械系统(MEMS)的电特性等效,并能够模拟MEMS像元改变时支路电流的变化。红外面阵探测器读出电路在流片后,生长MEMS物理结构(VOx薄膜)前,该等效像元电路结构用于读出电路的电性能测试,从而剔除不良品,减少封装成本。该电路采用了GlobalFoundry 0.35 μm工艺设计并流片。测试结果表明,当积分电流为0~200 nA时,该等效像元电路的电性能与MEMS像元一致。
    13  全天域激光发射光轴平行度检测方法研究
    金旭阳 高云国 于萍 薛向尧
    2015, 45(2):176-180.
    [摘要](101) [HTML](0) [PDF 1.20 M](297)
    摘要:
    为在全天域范围内检测发射系统的光轴平行度,提出了一种检测方法并设计了检测结构。该方法利用系统上安装的可见光探测器实现检测,而且检测结构带入的误差可以通过标定测量被确定并剔除,所得结果具有较高精度。首先介绍了检测原理、检测结构及装调;然后利用矢量旋转与坐标变换方法,分析了反射镜角度变化与结构带入误差的关系;最后进行了自重变形实验,确定了检测时结构在不同位置的变形,完成了平行度检测试验,剔除结构带入误差并最终确定了系统平行度。结果表明:检测结果与真值的偏差在2″以内,满足使用要求。
    14  基于DSP的鱼眼图像实时校正系统的实现
    张宝峰 马志军 朱均超 冯为嘉
    2015, 45(2):181-184.
    [摘要](186) [HTML](0) [PDF 981.17 K](1026)
    摘要:
    鱼眼图像视角大,图像信息量丰富,但是其所拍摄的图像具有较大的畸变失真,需要对其进行畸变校正。基于嵌入式DSP系统,采用经纬映射法对鱼眼图像进行畸变校正,校正过程中不需要标定靶标,方便快捷,且其效果较好。实验结果表明,该系统能够获得较好的校正效果,使用嵌入式DSP系统,运算响应速度快,运算时间短,且能够满足实时性要求。
    15  空间红外探测系统外部杂散光分析与抑制
    李建华,李志峰,刘佳琪,张力 刘雪梅
    2015, 45(2):185-188.
    [摘要](126) [HTML](0) [PDF 1.01 M](436)
    摘要:
    为降低视场外太阳辐射对空间红外探测系统的影响,对系统的遮光罩和挡光环进行了设计与优化。在ZEMAX软件下,建立了光机结构分析模型,采用非序列模式下的光线追迹方法,计算了视场外太阳辐射经镜筒表面及透镜表面的多次散射或反射到达探测器表面的杂散光辐照度。根据计算结果对遮光罩和挡光环的参数进行了优化,使得杂散光抑制水平满足系统要求。
    16  边界层气溶胶类型对中红外光波传输的影响
    刘丹丹 黄印博 严正权 周军 吴克跃 魏相飞
    2015, 45(2):189-193.
    [摘要](151) [HTML](0) [PDF 2.37 M](158)
    摘要:
    主要利用MODTRAN5.0分析了2~5 μm波段五种类型的边界层气溶胶对整层大气透过率的影响及背景对流层气溶胶对高空上行传输背景下透过率的影响。结果表明:对于2~5 μm波段的整层大气,在2.0~2.5 μm及3.5~4.0 μm波段气溶胶对大气透过率的影响较大,且相同背景下大气能见度越低,气溶胶对大气透过率的影响越大,因此,计算整层大气透过率时不仅需要考虑气溶胶类型对透过率的贡献,同时需要考虑能见度对透过率的影响;对于高空上行传输背景下的大气,绝大多数波段内的透过率随着初始高度的增加而增加,且两种类型下的背景对流层气溶胶下的最大透过率相对不考虑气溶胶时分别降低了9.25%及8.97%,就其绝对偏差而言,计算高层大气透过率时可以不考虑背景对流层气溶胶类型的影响。因此对于地基测量系统需要考虑边界层气溶胶对其辐射的衰减,尤其是能见度较低的时候;对于机载光电系统气溶胶对其能量衰减小,尤其在10 km以上传输高度,且适当地提高初始传输高度可以减小大气对其衰减。
    17  两轴四框架机载光电平台稳定原理分析
    吕宏宇 金刚石 高旭辉
    2015, 45(2):194-198.
    [摘要](116) [HTML](0) [PDF 1.00 M](868)
    摘要:
    讨论了两轴四框架光电稳定平台的工作原理,根据各框架转轴坐标旋转关系,利用转移矩阵,建立了各框架的运动学耦合方程;并对载机扰动在平台框架间的运动耦合补偿进行了分析,推导出速率稳定回路中电机的偏转输出速率;进而给出了内外框架的控制原理框图;为高精度机载吊舱的稳定控制设计提供理论依据。
    18  假目标散射特性对激光有源诱偏效果的影响
    王德飞 楚振锋 唐启永 李永鹏 吴春晓
    2015, 45(2):199-203.
    [摘要](102) [HTML](0) [PDF 3.56 M](230)
    摘要:
    针对假目标散射特性对激光有源诱偏干扰效果的影响,提出了假目标激光散射特性的测量方法,实际测量了常见典型假目标的激光散射特性,得到了不同类型假目标对激光的散射规律。结果表明,利用假目标对激光制导武器进行有源诱偏干扰时,首先应选择散射系数较高的假目标,同时要依据假目标的散射特性确定干扰激光的照射部位,确保尽可能强的干扰激光信号进入导引头系统,形成有效诱偏干扰。
    19  对流层太赫兹波散射特性研究
    张成义 魏邦海 郑改革 张晋源 熊玉宝
    2015, 45(2):204-208.
    [摘要](215) [HTML](0) [PDF 1.71 M](772)
    摘要:
    基于Mie散射理论分析了球形近似下对流层气溶胶粒子对太赫兹波段的散射特性。通过模拟对比,得出对流层四种粒子在太赫兹波段的散射能力。研究发现,粒子的尺度参数对散射强度的影响比较明显,随着粒子尺度参数的增大,散射相位函数振荡越强,散射强度逐渐变大;散射光逐渐前向集中于更小的角度;曲线越来越尖锐,且出现了更多分叶。仿真给出了波长对散射参数的影响。本文利用Matlab给出了四种粒子太赫兹波段的散射仿真,研究结果对太赫兹技术在气象相关领域的应用具有一定的参考价值。
    20  镀膜刻槽型太赫兹聚合物波导管的传输特性研究
    潘武 邓珊 程彩玲 周亚婷
    2015, 45(2):209-213.
    [摘要](151) [HTML](0) [PDF 1.54 M](538)
    摘要:
    设计了外壁镀金膜环形槽型和内壁镀铜膜螺旋槽型两种太赫兹聚合物波导管。主要分析和比较这两种波导管的衰减与色散特性。在太赫兹频段,外壁镀金膜环形槽型比内壁镀铜膜螺旋槽型对太赫兹波的衰减大;内壁镀铜膜螺旋槽型比外壁镀金膜环形槽型的色散大,并且出现负色散现象。研究表明,内壁镀铜膜螺旋槽波导管适合传输太赫兹波,而太赫兹波在外壁镀金膜环形槽波导管内损耗较大,不适宜传输。分析二者的电场和磁场特性,均没有出现仿表面等离子体现象。
    21  基于标定信息的高低分辨率图像配准方法
    程相正 赵威 曾朝阳 邵铭 张雷 胡琥香
    2015, 45(2):214-220.
    [摘要](163) [HTML](0) [PDF 1.07 M](460)
    摘要:
    针对激光三维成像系统分辨率较低,特征点不易提取,同时与可见光成像系统图像配准实时性不高的问题,提出了一种基于标定信息的低分辨率距离图像与高分辨率强度图像配准方法。首先,通过对激光三维成像系统与可见光成像系统进行标定,得到了二者的内参数、外参数以及畸变系数;其次,利用二者的标定信息,通过构造像素匹配模型,确定了低分辨率距离图像像素点所对应的高分辨率强度图像像素点。最后,通过遍历低分辨率距离图像每一个像素点,实现低分辨率距离图像与高分辨率强度图像的像素配准。实验结果表明:该方法在保持准配精度基本不变的情况下,配准时间从2.111 s减为0.856 s,降低了算法的时间消耗,具有一定的可行性。
    22  复杂背景下减少红外小目标检测虚警率的算法
    张晟翀 蔡军 孙玉铭 王立新
    2015, 45(2):221-224.
    [摘要](105) [HTML](0) [PDF 1.35 M](336)
    摘要:
    为了减小复杂背景下红外小目标检测的虚警率,采用自适应平滑再中值滤波的方法抑制背景噪声,边缘增强阈值分割检测方法突出和提取目标,利用小目标是孤立奇异点且不能发生突变的特点,通过多特性联合判断方法实现虚警目标剔除算法。实验表明,本文的算法计算量小、实时性好、实现灵活,在复杂背景下能有效降低虚警又不漏检目标,并实际完成了FPGA和DSP的硬件实现。

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