2017年第8期文章目次

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  • 1  非制冷红外焦平面探测器热敏薄膜技术研究进展
    王成刚,宋广
    2017, 47(8):927-929.
    [摘要](713) [HTML](0) [PDF 975.45 K](675)
    摘要:
    近年来红外探测技术在军事和民用领域得到了迅速的发展,非制冷红外探测器以其低成本、小型化、非制冷等优势在红外探测系统发展中占据着重要的地位。本文总结了国内外非制冷红外探测器的发展现状,分析了两种主要的非制冷红外探测器技术路线的特点及差异,并给出了这两种技术路线后续发展趋势。
    2  激光探测水下声源特征的时频分析
    赵龙 张骏
    2017, 47(8):930-936.
    [摘要](764) [HTML](0) [PDF 2.14 M](329)
    摘要:
    激光相干探测水面可以获取水下声源的振动特征。本文将振源分别放在水下80 cm,50 cm和20 cm三个不同深度,以1000 Hz频率振动,通过激光相干探测水面来获取水下振源的振动特征。在信号的特征提取分析中,通过采用小波分解与重构和多尺度分析和Wigner-Ville 分布相结合的方法对信号进行处理。在Wigner-Ville 分布的基础上,增加伪Wigner-Ville 分布和平滑伪Wigner-Ville 分布进行优化。针对WV分布中出现的交叉项干扰,采用Choi-Williams时频分布和Margenau-Hill谱图时频分布加以处理。特征提取与分析的结果表明:小波分析和Wigner-Ville 分布联合的方法对信号降噪和特征提取非常有效。
    3  基于偏振混叠的氦氖激光器纳米测尺系统
    邓勇 陈康 李继扬
    2017, 47(8):937-942.
    [摘要](666) [HTML](0) [PDF 1.70 M](289)
    摘要:
    提出一种基于偏振混叠的氦氖激光器纳米测尺系统,将双折射元件插入He-Ne激光器谐振腔内产生频率分裂,使激光器变成了频差可调的双频激光器。运用频率分裂、模竞争、双纵模功率调谐等激光物理效应,使用偏振混叠方法和设定浮动阈值,研制了新型的激光器纳米测尺。以激光波长为尺子,具有可溯源性,在没有任何电细分的条件下达到了纳米量级的分辨率,与激光干涉仪的比对实验表明,该系统的分辨率为79 nm,量程为20 mm,线性度为5.8×10-5,标准差为520 nm。
    4  激光诱导沉积高粘度银浆制备微结构的研究
    李洪辉 黄志刚 杨青天 邓宇
    2017, 47(8):943-947.
    [摘要](479) [HTML](0) [PDF 1.09 M](398)
    摘要:
    激光诱导向前转移是近些年来兴起的一种微加工技术,可以用来转移金属材料、生物材料和各向异性材料等。进行了利用纳秒激光诱导沉积高粘度导电银浆的实验研究,并对接收层上沉积的银浆进行观察分析,探讨了激光脉冲能量和与接收层的距离对沉积效果的影响,分析了沉积过程,沉积出连续银浆导线,并分析其导电特性。实验发现,当激光脉冲能量为87 μJ,与接收层的距离为40 μm时,沉积点均匀稳定,直径为一百多微米。通过调节三维平台带动靶材移动,用交叉打点的方法进行沉积,可制备出连续银浆导线,导线的宽度约100 μm,电阻率达6.12×10-8 Ωm,与靶材的电阻率相差不大,可以用于微电路和微传感器等的制备。一维线状连续微结构的成功制备,为以后沉积二维微结构,甚至三维结构奠定了基础。
    5  飞秒激光辅助制备熔石英表面的网格状微流体
    李广 冯国英 王树同 张华 王竹萍 周寿桓
    2017, 47(8):948-952.
    [摘要](632) [HTML](0) [PDF 1.31 M](349)
    摘要:
    报道了一种利用飞秒激光直写后再用化学腐蚀熔石英表面制备得到网格状微流体沟道,然后在其表面覆盖一层PDMS薄膜制备网格状半密闭微流体通道的方法。微流体沟道的形成机制可以定义为飞秒激光辐照导致基底材料改性,而改性区域对HF水溶液的溶解度增强。使用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)表征了网格状微流体通道的形貌。此外,为了测试该微流体结构的流动特性,进行了液体注入实验。
    6  基于不同伪随机码调制的半导体激光测距系统
    杨健 季云飞 王誉鹏 刘娇
    2017, 47(8):953-956.
    [摘要](526) [HTML](0) [PDF 1.25 M](381)
    摘要:
    针对半导体激光测距机无法同时满足小型化、远距离的要求,在半导体激光测距体制中,提出了视频积累和相关检测相结合的数字信号处理方法,在延时的方法下对不同伪随机序列的测距实验与m序列伪随机码进行对比。仿真结果表明,在相同的10 W峰值功率条件下,m序列既能保证测距精度,同时还具有更好的信噪比,这有助于提高半导体激光测距机的测距性能。
    7  钢轨匹配中的线结构光平面标定方法研究
    鞠标 朱洪涛
    2017, 47(8):957-962.
    [摘要](691) [HTML](0) [PDF 1.28 M](320)
    摘要:
    在利用激光无接触技术进行轨道检测时,为了彻底摆脱激光摄像式传感器对称安装的束缚,本文在大量调研国内外线结构光视觉系统标定方法的基础上,提出一种基于共面法的视觉系统结构参数的标定方法—等高线标定法。在量块上表面提取140个数据点,先对数据进行坐标变换,再利用Levenberg-Marquardt优化算法进行非线性迭代使所有点处于同一等高线上。该方法操作简单,对设备要求低,标定试验数据表明等高线标定法重复性达0.00133°,检定试验数据表明视觉系统在等高线法标定线结构光平面的基础上检测精度可达7.7 μm。其高精度性和便捷性符合铁道部门对轨道检测的要求。
    8  K9玻璃激光损伤的组合测试实验
    李建超 苏俊宏 徐均琪 杨利红
    2017, 47(8):963-967.
    [摘要](643) [HTML](0) [PDF 1.12 M](339)
    摘要:
    光学玻璃作为高功率激光器重要的光学元件,准确测量它的损伤阈值对系统性能研究有重要意义。本文采用同批次K9玻璃进行了激光损伤测试实验,分别采用等离子体闪光法、图像法以及光谱法测试样品损伤阈值,实验结果表明:单纯等离子体闪光法、图像法、光谱法都可能出现判别不准确情况,无法准确确定样品损伤阈值。采用光谱法和图像法组合测试方法能够更可靠地得到损伤阈值。得到的K9在1064 μm波长下损伤阈值结果为22.47 J/cm2。验证了组合测试方法的可靠性。
    9  基于脉冲涡流热成像的下表面缺陷评估
    盛卫锋 杜阳 周德强 常祥
    2017, 47(8):968-974.
    [摘要](511) [HTML](0) [PDF 1.26 M](363)
    摘要:
    针对目前金属材料在高频涡流的激励下,趋肤深度十分小,可视为表面加热,试件下表面缺陷难以被捕捉的现象,提出了基于脉冲涡流热成像纵向热传导的方法来对其下表面缺陷进行识别,同时根据曲线斜率变化来对下表面缺陷进行量化研究。针对铁磁性、非铁磁性材料,通过有限元仿真以及实验验证的方法进行研究。结果表明:当缺陷处横向宽度与剩余厚度之比大于2时,热传导的纵向传导效应会大于横向传导效应,在材料表面形成明显的温度差,从而实现下表面缺陷的检测,并根据温度响应曲线斜率的线性变化与非线性变化所对应的时间点来定量分析缺陷深度之间的关系。
    10  VIIRS中波红外地表双向反射率反演算法研究
    胡兴帮 赵帅阳 贺丽琴 景欣 马蔼乃 晏磊
    2017, 47(8):975-981.
    [摘要](659) [HTML](0) [PDF 1.30 M](483)
    摘要:
    中波红外(mid-infrared,MIR)是目前地球观测中热点研究的光谱区域,相比于可见光具有很多优势。中波红外反射率在叶生物量估算、不同植被类型区分等方面得到了广泛的应用。但由于在白天时卫星传感器接收到的辐射能量存在反射与发射能量耦合的问题,使得中波红外数据的利用存在一些困难。本文通过类似劈窗技术的计算模型计算出无太阳辐射时地表亮温T0g,并结合中波红外辐射传输模型推导出了适用于VIIRS中波红外地表双向反射率的反演模型。结果表明:反射率理论反演值与实际值较吻合,在太阳天顶角为0°时RMSE仅为0.009;反演模型受气象因子和仪器噪声的影响很小,在实际应用中可以忽略。
    11  机载远程红外双站测距研究
    李盈,马宁 贾鹏 李江勇
    2017, 47(8):982-986.
    [摘要](560) [HTML](0) [PDF 1.17 M](347)
    摘要:
    介绍了红外双站测距的原理,分析了机载远程红外双站测距误差的影响因素并分别推导出各影响因素引起的部分误差公式,通过仿真实验进行了验证。实验结果表明,红外系统的测角误差和距离基线误差越大,测距误差越大;在测量精度和目标距离一定的条件下,由测角误差引起的测距误差与目标的方位角和俯仰角有关,由距离基线误差引起的测距误差与角度无关。
    12  面阵热红外相机镜头畸变校正靶标研究
    刘毓博 王义坤 韩贵丞 刘敏 姚波 杨暄 亓洪兴 舒嵘 蔡能斌
    2017, 47(8):987-991.
    [摘要](614) [HTML](0) [PDF 1.04 M](521)
    摘要:
    针对可见光相机校正靶标不适用于热红外相机的问题,研究了红外辐射理论与热红外相机探测原理,提出发射率和太阳辐射吸收率两个靶标选材依据参数,对多种材料进行热红外成像试验,得到适合制作热红外靶标的黑色氧化铝板和镀镍铝板两类材料。所选材料制作的靶标材质轻便,热红外成像边界清晰、DN值差异明显,满足校正程序对靶标交点提取准确性的要求。研究成果为热红外面阵相机镜头畸变校正的靶标制作提供重要参考,对面阵热红外航空遥感成像技术起到一定的推进作用。
    13  碲镉汞材料双面平坦化工艺研究
    李春领 王春红 秦艳红
    2017, 47(8):992-995.
    [摘要](561) [HTML](0) [PDF 1.22 M](353)
    摘要:
    通过对30 mm×25 mm尺寸的碲镉汞材料和器件进行双面平坦化工艺,使其平面度达到与Si读出电路互连要小于2 μm的要求,提高了MW1280×1024焦平面器件互连成品率。、
    14  基于光散射法的烟尘发生及浓度测量系统设计
    赵济坤 程永强
    2017, 47(8):996-1001.
    [摘要](615) [HTML](0) [PDF 1.16 M](610)
    摘要:
    目前烟尘浓度测量仪广泛应用在环境监测系统中,但是在实验阶段,烟尘采样部分不易取到烟尘、实际工况中烟道中的浓度不能随实验的需求调节。针对此问题,设计了一种定量浓度烟尘发生装置,该装置使用微量进料器与多种元器件、仪器仪表搭成烟尘发生装置,实现了定量浓度烟尘的发生,通过上位机进行实时监控。并在Mie散射的基础上,基于光散射法设计搭建实验装置,将前向和后向散射法相结合,利用CCD采集光信号,较准确地实现了实时测量颗粒物浓度。
    15  基于CCD的双轴激光云高仪光轴平行调节方法
    罗明星 李胜 高闽光 张玉钧
    2017, 47(8):1002-1005.
    [摘要](605) [HTML](0) [PDF 1.19 M](356)
    摘要:
    双轴激光云高仪的光轴平行度是影响系统性能的重要指标,本文分析了光轴平行偏差对重叠因子的影响,提出了一种用CCD成像来调节激光云高仪光轴平行的方法。通过计算可见光目标在双轴激光云高仪发射、接收系统后端CCD中成像的中心点坐标偏移距离,来调节光轴的平行,实现光轴偏移误差不大于16.5 μrad。
    16  舰载激光武器毁伤评估仿真模型
    彭聪 卢发兴 邢昌风
    2017, 47(8):1006-1012.
    [摘要](776) [HTML](0) [PDF 1.10 M](581)
    摘要:
    区别于传统舰炮,激光武器通过发射激光束对目标表面定点照射若干秒造成目标毁伤,是一个能量累积的过程。针对舰载激光武器打击空中目标,分析激光束指向过程,包括激光束指向高低角、方位角以及照射毁伤时间的确定。考虑观炮间隔和升沉运动影响,采用坐标转换和摇摆坐标变换的方法,在稳定舰艇坐标系下建立激光束指向模型;在指向模型基础上,计算照射目标点能量、毁伤阈值能量、毁伤时间和平均光斑面积并建立毁伤评估仿真模型。利用毁伤评估模型仿真结果,对指向过程中的各误差精度进行分析。
    17  不对称级联结构光子晶体的透射特性
    苏安 唐秀福 蒙成举 李艳新,陈霞 吴广玲,高英俊
    2017, 47(8):1013-1018.
    [摘要](453) [HTML](0) [PDF 1.06 M](307)
    摘要:
    通过传输矩阵法理论,计算和研究不对称级联结构光子晶体的透射特性,结果表明:对于级联镜像对称结构光子晶体,透射谱的禁带中出现单条透射率为100%的透射峰,随着级联数目增大,单透射峰越来越精细并快速向长波方向移动,产生蓝移现象,但透射峰的透射率不变。对于不对称级联结构光子晶体,随着级联数目或级联周期不对称度增大,透射谱中单透射峰的透射率迅速下降,同时透射峰的位置随禁带缓慢向短波方向移动,产生红移现象;随着级联结构不对称度增大,透射谱中单透射峰的透射率缓慢下降,同时透射峰的位置快速向短波方向移动,产生红移现象。不对称级联结构光子晶体的透射特性,对光学滤波器、光学全反射镜和光学开关等器件的研究和设计有一定的指导价值。
    18  基于可重构超材料的太赫兹可调带阻滤波器
    王志远 胥欣 胡放荣
    2017, 47(8):1019-1023.
    [摘要](561) [HTML](0) [PDF 1.92 M](354)
    摘要:
    设计了一种基于可重构超材料的太赫兹三带可调带阻滤波器。该滤波器各单元均由可动部分与固定部分构成,两部分均采用金-硅两层结构,表层金的厚度为0.65 μm,下层硅的厚度为25 μm。可移动部分由电热驱动器进行驱动,最大位移为5 μm。可动部分为两边长不同的矩形环,固定部分为开口环。用时域有限积分方法研究了滤波特性和频率可调机理,并根据表面电流分布情况,建立了等效电路。由表面电流分布可知,前两个阻带中心频率分别由固定部分的低频偶极子和高频偶极子振荡产生,第三个阻带中心频率由可动部分表面的偶极子振荡产生。该可调带阻滤波器在太赫兹通信和频率选择性太赫兹探测领域有重要应用价值。
    19  基于卷积神经网络的材质分类识别研究
    刘昊 李喆 石晶 辛敏思 蔡红星 高雪 谭勇
    2017, 47(8):1024-1028.
    [摘要](529) [HTML](0) [PDF 1.08 M](539)
    摘要:
    目前,空间目标中约6%为正在工作的航天器,而约94%的空间目标为太空垃圾,严重干扰和限制了航天器发射、运行等正常的太空活动轨道,在有效清除空间碎片之前,必须对其进行有效识别。本文基于散射光谱,使用卷积神经网络对空间碎片四种材质进行分类识别,并与BP神经网络的识别结果分析比较。鉴于试验所得的材质的原始光谱信噪比低、特征信息弱等特点,需要对光谱信号进行预处理包括去噪、BRDF计算和归一化处理。然后各取四种材质的200帧样本数据进行训练,另各取50帧数据预测,结果表明:卷积神经网络的总体精度比BP神经网络低2%,耗时少101 s;而增加训练样本数据量达到每个材质各500帧时,卷积神经网络的总体精度仅比BP神经网络低0.05%,耗时则少了891 s,卷积神经网络极大的体现了其时间的优越性。该方法对大数据量的空间碎片材质的分类,具有较大的实用性和借鉴意义。
    20  基于K-L变换的光纤光栅解调算法研究
    江虹 李进 张善慧 王新远 王奉宇
    2017, 47(8):1029-1032.
    [摘要](585) [HTML](0) [PDF 953.56 K](624)
    摘要:
    为了提高光纤光栅传感系统解调精度,针对FBG含噪信号,本文将K-L变换用于FBG解调,对整个解调过程做了理论分析,并且通过Matlab进行了仿真验证。实验结果表明,本文采用的方法解调精度达到了1pm,满足工程需要,具有应用价值。
    21  基于亚像素配准的神经网络非均匀性校正
    徐全飞 冯旗
    2017, 47(8):1033-1039.
    [摘要](646) [HTML](0) [PDF 1.47 M](359)
    摘要:
    红外焦平面存在严重影响成像质量的非均匀性,本文使用基于亚像素配准算法和动量项BP神经网络的非均匀性校正算法进行校正。对短波红外相机成像过程中,由于相机视轴与成像目标位置的相对偏移(由相机安装平台晃动所致),使用基于矩阵乘法的亚像素配准算法进行配准;为了加速算法收敛,采用两点法来对校正系数进行初始化;为了改善BP神经网络容易陷入局部最优值,采用增加动量项的方法来改善校正效果。通过仿真实验可以看出提出的算法消除了传统神经网络校正方法存在的鬼影和边缘模糊等问题,获得了良好的校正效果,同时提高了算法的收敛速度。为短波红外图像数据后期处理提供了良好的基础。
    22  复杂图像的Kaniadakis熵阈值分割方法
    聂方彦 李建奇 张平凤 屠添翼
    2017, 47(8):1040-1045.
    [摘要](478) [HTML](0) [PDF 1.84 M](365)
    摘要:
    针对工业无损检测及红外等图像,基于信息论中的Kaniadakis熵理论,提出一种用于复杂图像分割的阈值化方法。该方法能综合图像像素灰度分布的复杂信息实现图像的有效分割,且能通过调节熵参数κ适应不同的分割任务。实验结果表明,提出方法在复杂图像的分割中获得的结果优于相比较的其他方法,且具有良好的实时性能,满足实践任务需求。
    23  郊外低对比度图像线特征提取算法研究
    柯欣琦 张聪 王英瑞
    2017, 47(8):1046-1050.
    [摘要](439) [HTML](0) [PDF 1.20 M](393)
    摘要:
    景象匹配系统由于其精度高的特点,广泛应用于各种远程精确末制导系统。由于成像时的自然条件变化,使得基准图与实时图之间存在较大的对比度差别,增大了匹配难度。本文基于传统的特征提取,针对具有人工景物的郊外景象,利用Hough变换和数学形态学进行线特征的改进,从而提升了匹配质量。通过对实际情景图像的仿真分析,验证了该算法的有效性。
    24  基于分段均衡的红外热图像伪彩色编码
    白艳涛 王素玉
    2017, 47(8):1051-1056.
    [摘要](430) [HTML](0) [PDF 1.15 M](204)
    摘要:
    根据红外热图像的特点,并克服传统伪彩色处理方法的缺陷,提出一种基于分段均衡的红外热图像伪彩色编码方法。先通过对红外热图像采用改进的K-means算法进行聚类,对聚类结果的各类像素点坐标进行统计,根据统计结果在原始红外热图中进行分段均衡,再通过彩虹编码法对分段均衡后的图像进行伪彩色编码。实验结果表明:通过该方法编码后的红外热图像色彩丰富,细节增强,具有更好的层次感,便于人眼观察分析以及应用。

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