• 2016年第1期文章目次
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    • >综述与评论
    • 空空导弹与红外导引系统发展评述

      2016, 46(1):5-10.

      摘要 (729) HTML (0) PDF 1.30 M (944) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了空空导弹发展现状,分析了红外导引系统和雷达导引系统的技术特点。认为雷达导引系统未来面临着隐身飞机和数字射频存储(DRFM)干扰技术的严峻挑战,因此红外空空导弹在空战中的地位将大幅提升。最后预计了红外导引系统在远程化空空导弹上应用前景。

    • 半导体激光器混沌方式研究

      2016, 46(1):11-16.

      摘要 (644) HTML (0) PDF 839.52 K (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光混沌保密通信是近年来新兴的一个领域,它通常利用半导体激光器产生混沌,再将传输信号隐藏于混沌信号中,从而达到保密通信的目的。由于每个学者方式取向不同从而衍生出多种产生混沌的方式,本文参考大量文献,综合各种常用方式,将产生混沌的方式进行系统分类。首先分为反馈混沌和注入混沌;其中把反馈型混沌按反馈物质的不同又分为光反馈混沌和光电反馈混沌,而光反馈又有两种类型:反馈相干光和反馈非相干光,最近,更有学者在此基础上提出了双光反馈;然后分别阐述各种混沌类型的系统模型、理论模型及优缺点,将这个新兴领域的理论系统化、完整化。

    • 相机响应函数标定算法研究进展

      2016, 46(1):17-20.

      摘要 (702) HTML (0) PDF 765.65 K (1637) 评论 (0) 收藏

      摘要:高动态范围成像技术能够避免因为拍摄方向如逆光和曝光量的不同而使图像存在亮度和色差影响真实场景的信息采集,有利于复杂环境下获得更高的成像质量,因此被广泛应用于模式识别、智能交通系统、遥感遥测、军事监视侦察等众多领域,具有重要的研究价值。相机响应函数的标定是高动态范围成像技术的关键步骤,能够获得真实场景的辐照度与获得图像像素值之间的映射关系,从而通过该映射关系获得拍摄的真实场景的高动态范围图像。文章对目前现有的相机响应函数标定算法进行分类总结,可为相机响应函数标定算法的研究思路与方法提供借鉴。Abstract:关键词:Key words:

    • >激光应用技术
    • 基于激光的后向角散射法测量蒸汽湿度

      2016, 46(1):21-27.

      摘要 (640) HTML (0) PDF 1.60 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能够更加准确地测量出汽轮机末级蒸汽湿度,为锅炉给水量提供依据,促进汽轮机内部除湿技术的发展,本文采用后向角散射法的思路设计湿蒸汽参数测量模型,并对该模型所需物理量的计算方法进行了详细的研究,为后向散射法测量蒸汽湿度的研究提供参考。通过定性分析各个参数对水滴群散射光强分布的影响,提出以后向150°作为采光角,并对其进行仿真模拟,得到了散射光光强与蒸汽湿度参数有关。在此基础上通过反演寻优得到了稳定工况与变工况条件下的蒸汽湿度。该研究对光散射法测量蒸汽湿度的实验分析是有帮助的。

    • 相干连续波激光雷达的参数设计与实现

      2016, 46(1):28-33.

      摘要 (580) HTML (0) PDF 1.13 M (794) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,光学器件和数字化处理技术的高速发展为全光纤相干连续波激光雷达探测系统的小型化提供了基础。该雷达具有测速精度高、距离分辨率高、体积小、重量轻、易于装载等特点。本文首先介绍全光纤相干连续波激光雷达的测距测速原理,其次针对全光纤相干连续波激光雷达的性能指标设计了一套波形参数,并对该模型进行仿真实验,最后进行外场实际测量。仿真数据和实验数据均表明,利用该参数可以达到高的距离分辨力(1 m),大的速度可测范围(-100 ~100 m/s),高的速度准确率(0.5%),完成了设计指标。Abstract:关键词:Key words:

    • 三维激光扫描系统的固有误差校正算法

      2016, 46(1):34-39.

      摘要 (663) HTML (0) PDF 1.38 M (597) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了三维激光扫描系统固有误差的来源,结合数学模型及实验数据,提出了相应的校正算法,并在实验中得到验证。从概率统计学角度分析激光测距仪固有误差的统计特性,增大平均次数的同时,减小测距仪测距误差;使用最小二乘法从实验数据中获取电机的动态角度误差,对理论角度进行校正后,得到电机实际转动角度;针对双振镜系统的非线性扫描失真,动态改变扫描范围,减小枕形误差。使用Matlab分析误差校正算法,并搭建实验平台测试上述算法,实验结果表明,对系统的测距误差、角度误差、枕形误差校正后,三维激光扫描系统的精度有较大的提高。

    • >激光器技术
    • 基于内循环水冷系统的小型化电光调Q激光器

      2016, 46(1):39-43.

      摘要 (630) HTML (0) PDF 1.60 M (506) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了一种基于内循环水冷系统的10 MW级高峰值功率窄脉宽小型化电光调Q Nd∶YAG 激光器。采用机电一体内循环水冷结构,有效地减小了激光器体积,整机尺寸为320 mm×150 mm×150 mm。当LD泵浦源能量为800 mJ时(注入电流为100 A),获得了137 mJ 的静态激光输出,光-光转换效率为17.1%;电光调Q后在驱动频率为30 Hz的条件下,获得了100 mJ,脉宽9.9 ns的激光输出,光-光转换效率为12.5%,动静比为73%。激光器连续工作1.5 h不稳定度小于3%。

    • 1645 nm陶瓷激光共振泵浦Tm∶CaYAlO4激光器1645 nm

      2016, 46(1):44-47.

      摘要 (673) HTML (0) PDF 1.01 M (407) 评论 (0) 收藏

      摘要:用Er∶YAG陶瓷激光作为泵浦源研究了Tm∶CYA晶体激光输出特性。对Tm∶CYA采用共振泵浦的方式,分别研究了4.0 at.%和6.0 at.%两种掺Tm3+离子浓度的Tm∶CYA样品在5%和10%透过率输出耦合镜下的激光输出特性,并对激光光谱进行了比较分析。采用沿c轴切割的4.0 at.%掺Tm3+离子浓度的Tm∶CYA作为激光增益介质,在输出镜透过率为5%的情况下,当泵浦功率为2.46 W时,获得了最高功率为1.20 W的近衍射极限的TEM00的激光输出,光束质量因子M2约为1.1,对应的斜率效率达56.3%。

    • 低阈值短腔随机分布反馈光纤激光器

      2016, 46(1):48-51.

      摘要 (571) HTML (0) PDF 1.53 M (426) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种低阈值短腔随机分布反馈光纤激光器,采用1455 nm的激光二极管泵浦一段色散补偿光纤,采用正向反馈和反向反馈两种结构分别将一阶随机激光阈值降至760 mW和520 mW,且反向反馈结构的二阶阈值与一阶阈值相同,分析了色散补偿光纤长度对阈值的影响,实验证明优化色散补偿光纤长度是降低一阶与二阶随机激光阈值的有效方法。

    • II类非临界相位匹配下近红外波段的差频产生器

      2016, 46(1):52-57.

      摘要 (620) HTML (0) PDF 933.44 K (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了一个利用差频技术(DFG)产生近红外的装置。在此系统中1.064 μm半导体激光器作为信号光和0.56~0.71 μm染料激光器作为泵浦光,通过三硼酸锂晶体(LBO)在非线性相互作用下产生较高功率的可调谐近红外激光,其波长范围为1.4~2.2 μm。通过温度调谐非临界相位匹配(NCPM)技术,在II类相位匹配方式下实现差频发生器。其平均输出功率为35 mW以上。在1.6 μm近红外波段激光的转化效率可达到12.2%,具有宽调谐、窄线宽的特点,具有较为广泛的应用范围。

    • >红外技术及应用
    • 基于红外热图像灰度修正的辐射测温

      2016, 46(1):58-61.

      摘要 (632) HTML (0) PDF 1.13 M (562) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于红外热像仪的测温精度依赖于大气温度、相对湿度、大气透射率、翻转表像温度等参数的测量精度。为了减少这种依赖性和提高测量精度,提出了一种基于红外热图像灰度修正的辐射测温方法。首先基于高精度面源黑体建立了红外热图像灰度修正模型,然后通过灰度修正模型对实测的目标灰度进行修正,最后通过基于加权最小二乘法建立的热像仪辐射定标模型等计算出修正后的目标亮度和温度。在实验室环境下,分别基于红外热像灰度修正辐射测温法和直接用热像仪测温对目标进行了测量。结果表明,在实验室环境下,前者的平均测量精度较后者提高了3.6%。该方法对实验室环境下红外测温有较好的实用价值,对外场红外测温也有一定的借鉴意义。

    • 石油和天然气红外成像检漏

      2016, 46(1):62-66.

      摘要 (510) HTML (0) PDF 1.52 M (294) 评论 (0) 收藏

      摘要:石油和天然气泄漏后容易引起火灾、爆炸事故,发展快速、有效的石油和天然气红外成像检漏技术具有重要意义。通过对石油和天然气泄漏成分及其红外吸收特性的分析,将成像检漏系统的光谱响应波段选取为3.2~3.5 μm。针对气体目标的运动、扩散特点,研究了基于背景动态范围压缩的方法和基于气体边缘迁移的方法,对成像检漏演示系统的输出图像进行实时增强处理,实验表明两种增强算法提高了气体成像检漏的能力。

    • 探测条件对红外热成像系统MRTD影响的研究

      2016, 46(1):67-71.

      摘要 (747) HTML (0) PDF 1.08 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:在考虑目标的尺寸、探测等级、探测概率及大气环境等因素情况下,研究了热成像系统的最小可分辨温差(MRTD),建立了一个改进的MRTD模型。由于大气透过率与波长和距离相关,利用光谱等分法计算大气透过率,将探测波长范围等分为一个个窄波段,利用MODTRAN软件计算在一定大气条件和距离下每个窄波段的大气透过率。通过调用对应波长的透过率,计算了探测波长范围内热成像系统的MRTD,提高了MRTD的准确性和适用性。

    • InSb红外焦平面器件台面刻蚀工艺研究

      2016, 46(1):72-75.

      摘要 (644) HTML (0) PDF 1.18 M (614) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的湿法腐蚀工艺由于各向同性的特点,象元钻蚀严重,导致器件占空比下降,限制了锑化铟大面阵红外焦平面的发展。基于电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术,以BCl3/Ar为刻蚀气体,研究了不同气体配比、工作压力、RF功率对刻蚀效果的影响,获得了适用于锑化铟焦平面制备工艺的干法刻蚀技术。

    • >光学技术
    • CaF2基底上近红外区宽带增透膜的研究

      2016, 46(1):76-80.

      摘要 (564) HTML (0) PDF 1.02 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:以CaF2为基底设计了一种近红外区的宽带增透膜,增透波长为0.9~1.7 μm。分析了宽带增透膜初始结构的基本设计原则。分别以TiO2和SiO2作为高低折射率材料,采用电子束蒸发物理气相沉积(EBPVD)的方法进行工艺制备。利用岛津分光光度计对样品的透过率进行测量,样品双面镀制该膜系,测试结果表明样品的平均透过率达98.95%,与设计结果基本符合,具有宽带的增透特性。环境测试表明:该薄膜具有良好的附着力和牢固度,可以应用于对产品可靠性要求较高的环境中。

    • 基于加权插值算法的激光光斑中心检测

      2016, 46(1):81-84.

      摘要 (654) HTML (0) PDF 743.08 K (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光光斑成像质量是激光制导武器的重要指标之一,而传统的亚像素定位算法,面临抗干扰能力弱,定位精度低和软件实现复杂等问题。为实现实时高精度激光光斑检测,本文提出一种改进的加权插值的亚像素细分算法,通过对图像中光斑范围内一定区域的所有有效像元节点分组进行插值计算,并将各组结果进行加权处理以获得更高的光斑定位,显著提高了精度和稳定性。经过误差分析和实验证明,此算法有效提高激光光斑中心检测抗干扰性能和定位精度。

    • >电子电路
    • 大功率激光器驱动电源的闭环控制与补偿

      2016, 46(1):85-91.

      摘要 (547) HTML (0) PDF 1.65 M (741) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用状态空间平均法为大功率激光器恒流驱动电源的移相全桥倍流整流电路建立了等效的小信号模型,在此基础上研究了其闭环控制系统,并使用集成控制芯片UCC28950设计了为实际生产所需要的控制电路。应用自动控制原理和Matlab工具设计了闭环系统的补偿网络,使得该恒流电源具有良好的瞬时动态特性和抗干扰性。

    • 用于单频Tm∶YAG激光器稳频的精密温控系统

      2016, 46(1):92-97.

      摘要 (605) HTML (0) PDF 1.65 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足2 μm注入锁频激光器对单频种子光激光器中心频率稳定性要求,设计了基于数字PID自适应算法的精密温度控制系统。针对激光器温度变化不确定性的特点,系统采用非线性补偿、数字滤波、硬件隔离和器件选取等方法来提高温控精度。分析讨论了Γ、Kp、Ki、Kd等参数对系统敛散性的影响和调试方法,给出了温度变化时系统控制电压振荡收敛波形。将该系统应用于单频Tm∶YAG激光器中,6 min观察时间内激光器中心频率漂移约为19.776 MHz,频率稳定度约为1.31×10-7,满足2 μm注入锁频激光器要求。实验结果证明,该系统工作稳定,抗干扰能力强,在10~35 ℃范围内温控精度约为±0.01 ℃。

    • >图像与信号处理
    • 约束最大相关系数的高光谱影像目标探测研究

      2016, 46(1):98-102.

      摘要 (581) HTML (0) PDF 1.31 M (467) 评论 (0) 收藏

      摘要:高光谱遥感影像具有高的空间分辨率和连续的光谱信息,在目标探测领域具有独特的优势。基于高光谱影像的目标探测技术是遥感理论与应用的重要领域之一。本文从统计学中的相关系数的概念出发,提出了基于约束最大相关系数的高光谱影像目标探测算法。利用高光谱影像的线性混合模型,在真实图像中添加目标光谱,获得不同含量的亚像素目标及大目标,利用实验室高光谱成像仪对大目标进行推扫成像获取真实大目标高光谱影像。对仿真图像与真实图像进行约束能量最小化算子和约束最大相关系数算子进行对比,实验结果表明,基于约束最大相关系数的高光谱影像目标探测算法在探测大目标中具有更稳健的探测性能。

    • 复杂背景下的最大熵阈值红外目标分割算法

      2016, 46(1):103-108.

      摘要 (766) HTML (0) PDF 2.37 M (416) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了有效地分割出实际拍摄中的红外目标信号,提出了一种适用于复杂背景下的最大熵阈值红外目标分割算法;该算法根据图像中信号的相关性,对图像的干扰信号的预处理,随后对所得的图像信号进行熵值的求取;接着根据目标与背景信号的分布特性,对所获得的目标信号与背景信号进行深入提纯处理,最终获得更为理想的红外目标信号。实验结果表明,该算法能够在不同背景下始终保持较好的红外目标分割效果,且具有耗时低、清晰度高的分割优势。

    • 基于模糊阈值和水平集的红外图像分割方法

      2016, 46(1):109-114.

      摘要 (433) HTML (0) PDF 1.28 M (718) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对阈值法分割红外图像易产生误分割和水平集分割方法受初始曲线限制大,提出了一种结合模糊阈值与水平集的自适应红外图像分割方法。该方法首先采用二维Otsu方法计算阈值,利用该阈值获取模糊阈值分割法中的窗口宽度,使模糊阈值分割法具有自适应性;然后采用此自适应模糊阈值分割法预分割红外图像,利用预分割结果自动获取水平集初始曲线;最后将Chan-Vese方法与Shi方法结合提出改进的水平集方法,并用此方法分割红外图像。实验结果表明,本文方法具有较好的分割效果和较强的鲁棒性。

    • 基于多向最大梯度阈值的自动调焦评价函数

      2016, 46(1):115-118.

      摘要 (357) HTML (0) PDF 902.99 K (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:图像评价函数选取是实现数字图像自动调焦的关键一环,针对函数选取的准确性、鲁棒性要求,提出了一种基于多向最大空心梯度阈值的自动调焦评价函数。在现有四类图像评价函数中,灰度梯度函数因其执行效率高而成为研究的重点,为此,本文首先简要阐述了几种典型灰度梯度函数,然后对本文所提梯度函数进行了详细数学推导,最后对比验证了本文函数的有效性。结果表明:本文函数具有单峰性强、无偏性好、灵敏性高的特点和良好的抗干扰性能和实时性,其综合性能明显优于传统梯度函数。

    • 一种改进的小波阈值函数去噪方法

      2016, 46(1):119-122.

      摘要 (523) HTML (0) PDF 941.09 K (1118) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统小波阈值去噪算法中软阈值函数和硬阈值函数的不足,在现有文献设计的阈值函数的基础上,构造一个新的阈值函数,它不仅能克服软、硬阈值函数的缺点,同时对噪声的处理更具有灵活性。通过Matlab仿真,对软、硬阈值函数以及本文构造阈值函数的去噪效果,在信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)两个方面进行对比。结果表明,本文提出的阈值函数在信号去噪处理中,能获得更高的信噪比以及更小的均方根误差,具有很好的降噪效果。

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