2018年第10期文章目次

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  • 1  皮秒激光加工研究进展与展望
    李平雪 辛承聪 高健 张天松 肖坤 董雪岩 李舜 王婷婷 苏宁
    2018, 48(10):1195-1203.
    [摘要](456) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    皮秒激光加工作为一种先进的超快加工技术,以其“冷加工”、高重复频率和高脉冲能量等特点,可实现对多种材料高精度、高效率的微细加工,在精密机械、表面工程、生物医学等领域具有广阔的应用范围和前景。综述了皮秒激光用于金属薄板及硬脆性材料的微孔加工、切割划线以及用于钛酸锶、氧化锆等材料表面改性方面的研究进展,从工艺参数优化、配套装备改进等方面探讨了皮秒激光加工现阶段存在的问题及发展方向。
    2  非相干多普勒测风激光雷达鉴频算法
    刘延文 孙学金 张传亮 李绍辉
    2018, 48(10):1204-1213.
    [摘要](334) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    风场对大气的运动状态和运动趋势具有很强的代表性,所以风场的测量精度对数值天气预报和气候研究都至关重要。激光雷达具有很高的时空分辨率,在近几十年发展迅速,在对地观测中的作用越来越大,尤其在大气风场的探测中得到了很大的应用。本文从探测原理、分类和技术等方面分别对多普勒测风激光雷达进行了介绍,并着重总结了非相干多普勒测风激光雷达的多普勒频移算法,可以为我国星载激光雷达的研究提供参考。
    3  用于管道焊接的双模板匹配视觉定位方法
    肖光润 王中任 柯希林 刘德政
    2018, 48(10):1214-1217.
    [摘要](419) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    现有管道焊接的需求量越来越大,对自动焊接提出了更高的要求。为高效实现管道焊缝自动跟踪,本文引入机器视觉方法,设计一个视觉系统采集焊缝坡口图像,提出基于双模板匹配的视觉定位方法对焊缝中心和焊枪摆动中心进行实时定位处理,并根据二者偏差值实现焊接过程中的自动纠偏操作。实验结果表明,即便在弧光干扰下,所提出的双模板匹配方法仍能很好的实现定位处理。在计算复杂度相当,不影响定位实时性的情况下,其匹配精度可由单模板条件下的70%左右提升到90%以上,有效地提升了管道自动焊接的精确度与可靠性。
    4  视觉-线结构光组合技术在轨道检测中的应用
    许万旸 刘艳杰 李潘 王顺 王志恒
    2018, 48(10):1218-1222.
    [摘要](342) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    视觉-线结构光组合测量技术作为一种非接触测量手段,在轨道的安全性检测方面具有十分重要的研究意义。针对常规轨检设备存在的结构复杂和图像处理难度大等问题,本文设计了一种更为简捷有效的轨道检测装置系统。从视觉-结构光系统的轨道测量原理入手,介绍了结构光系统的三维测量方法、异向轨道的结构光模型统一、线条处理和轨距计算方法,并通过实验获得检测系统的相关参数。通过80组轨距测量数据进行验证,结果表明:最大误差为0.96 mm,均方根误差为0.56 mm,测量精度达到毫米级。此技术装置可有效满足一般的轨道检测需求。
    5  基于小波变换的提高激光引信测距精度研究
    路明 孔德浩 苏益德
    2018, 48(10):1223-1230.
    [摘要](364) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    为了满足激光引信精密测距的技术要求,通过建立目标回波信号的数学模型,利用Matlab对传统测距算法中的前沿鉴别法、恒定比值鉴别法和峰值检测法进行仿真,在研究的基础上提出了一种基于小波变换模极大值的测距方法。通过误差仿真分析,对比了四种算法的优缺点,结果表明小波变换法的效果明显优于传统算法,可将测距误差控制在厘米量级。
    6  基于偏振差分干涉技术声表面波检测系统研究
    刘雪莲 冯保华 林滨 李艳宁
    2018, 48(10):1231-1237.
    [摘要](341) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    针对宽频声表面波的高灵敏度检测需求,研究设计搭建了基于偏振差分干涉技术的激光声表面波检测系统。实验中从干涉条纹可见度和差分信号的大小来评估系统的调试效果,利用压电陶瓷纳米位移台和SIOS干涉仪对检测系统进行测试和标定,得到系统的最小静态、动态检测位移;对系统各组成部分的噪声信号进行分析,并提出相应的抑制方法。最后对系统进行重复性测量,并对铝、硅样片上的激光声表面波信号进行检测。本研究为声表面波检测系统的性能评估提供了科学可行的方法,为声表面波技术在无损检测中的应用提供了一种可靠的测量手段。
    7  1550 nm全光纤单频脉冲光纤激光器
    王雄飞 郝金坪 何晓同 张昆 张利明 赵鸿
    2018, 48(10):1238-1242.
    [摘要](403) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    设计并实现了一种基于人眼安全波段的1550 nm全光纤化结构单频脉冲光纤激光器。激光器采用外腔稳频技术的单频半导体激光器作为种子源,其线宽1.8 kHz,功率20 mW。通过预放大器和声光调制器获得单频脉冲激光,并运用两级光纤放大器实现了线宽1.9 kHz、平均功率521 mW、脉冲宽度200 ns、重复频率10 kHz的单频脉冲光纤激光输出。输出脉冲峰值功率达260 W。输出端采用了双包层单模光纤,保证了输出激光的光束质量。整个激光器通过对种子光级联放大,结合放大器的增益控制,成功抑制了受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)效应,消除了放大过程中噪声对线宽的影响,获得了线宽稳定的单频脉冲激光。
    8  基于Fe2+∶ZnSe粉末的4.45 μm中红外随机激光
    戴深宇 冯国英 张弘 宁守贵 邓丽娟 周寿桓
    2018, 48(10):1243-1247.
    [摘要](407) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    利用Fe2+∶ZnSe微米粉末产生了4.45 μm的中红外随机激光。通过气相热扩散法制备了Fe2+离子掺杂的ZnSe多晶块体,将制得的块体研磨成尺寸在10~50 μm的微米粉末。X射线衍射(XRD)结果表明这些Fe2+∶ZnSe粉末具有与ZnSe块体相同的立方闪锌矿结构,Fe2+离子的引入没有改变ZnSe的晶体结构。在2.94 μm的脉冲激光泵浦下,研究了室温下Fe2+∶ZnSe粉末的光致发光特性和发光脉冲的时间特性。随着泵浦能量增加,光谱发光强度发生跃变,光谱线宽从500 nm减小到50 nm,脉冲时间从270 ns减小到50 ns。当泵浦能量高于2 mJ/pulse的阈值时,观察到中心波长4.45 μm的中红外随机激光。这种中红外随机激光器在红外标记、光通信、分子光谱测量等领域有很好的应用前景。
    9  红外成像系统NETD客观测量方法研究
    徐立伟 李强 程高峰
    2018, 48(10):1248-1252.
    [摘要](472) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    针对目前国内热成像系统的两种测量方法进行简要总结,面对红外成像系统检测的工程化要求,选择精度较高,但是测量时间较长的信号传递函数(SiTF)方法,通过优化测量步骤,改进图像测量算法,大幅缩减检测时间,经过两次不同环境温度下的测量,得到的测量结果稳定性好,重复性好。该方法为噪声等效温差NETD工程化测量提供了有效手段。
    10  扫描型热像仪校正黑体的实时控温技术研究
    张林 贾涛 焦明印 姜粉娥 秦鹏 陈志学
    2018, 48(10):1253-1257.
    [摘要](331) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    扫描型热像仪采用实时控温的校正黑体获得最优的校正输出,而校正黑体温度的闭环控制目前采用的方法是通过探测器扫描黑体以获得反馈构成闭环控制系统。探测器扫描输出反馈信号的周期为20 ms,使得温控系统带宽受限,响应滞后,当场景辐射变化剧烈时,图像校正输出偏离,影响热像仪整机效能。为解决该问题现采用热敏铂电阻测温作为反馈信号去实现黑体控温,提高带宽,通过实际多个场景对比试验,验证热像仪的校正输出对场景的适应性更强。
    11  多源红外弱小目标灰色关联融合识别方法
    顾宪松 高昆 朱振宇 张鑫 韩璐
    2018, 48(10):1258-1263.
    [摘要](378) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    针对从复杂地物背景下识别红外弱小目标的需求,提出了一种针对中/长波红外图像的多源信息融合识别方法。首先在对低信噪比红外图像的预处理中改进了去相关和分块阈值分割等算法以抑制温度场的非线性影响,有效提取出目标及其特征,再利用基于灰色理论的目标关联度计算得到基本概率赋值,进一步运用D-S证据理论组合规则对多个观测样本的信任度进行决策融合,得到同一时刻多传感器探测样本数据的最终识别结果。实验表明,该方法对复杂地物背景下的红外弱小目标具有较高的识别效率。
    12  软脆碲锌镉衬底的新型化学抛光技术研究
    侯晓敏 张瑛侠 巩锋
    2018, 48(10):1264-1267.
    [摘要](583) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    碲锌镉(CdZnTe)是液相外延碲镉汞(HgCdTe)薄膜的最佳衬底材料。获得高质量的CdZnTe衬底表面对于提升红外探测器的性能有着十分重大的意义。针对CdZnTe表面加工技术进行了研究,开发出一种新的化学抛光技术,使得抛光后的CdZnTe表面粗糙度Ra可达0.3 nm。
    13  不同腐蚀时间对CZT(211)B衬底的影响分析
    吴亮亮 王经纬 高达 王丛 刘铭 周立庆
    2018, 48(10):1268-1273.
    [摘要](697) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    主要分析了不同溴甲醇(溴体积比为0.05%)腐蚀时间对CZT(211)B衬底表面粗糙度、总厚度偏差、红外透过率、Zn值以及X射线衍射半峰宽(FWHM)的影响。研究发现即使使用溴体积比0.05%的溴甲醇溶液腐蚀5 s,衬底表面粗糙度都会由0.5 nm增加至1.5 nm以上。随着腐蚀时间的增加CZT(211)B衬底总厚度偏差逐渐增加。使用溴甲醇作为抛光液的两个样品的Zn值明显低于使用氨水作为抛光液的样品,同时该两样品的X射线衍射半峰宽和红外透过率随腐蚀时间的变化趋势一致,但不同于使用氨水作为抛光液的样品,说明不同的抛光液影响CZT(211)B衬底表面Zn值以及表面损伤层等表面状态。
    14  一种高光谱相机绝对辐射定标方法
    刘贺雄 周冰 高宇辰 贺宣 鲁军
    2018, 48(10):1274-1277.
    [摘要](301) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    随着高光谱相机在特定区域特定波段背景辐射精确测量方面的应用,对高光谱相机辐射定标的精度、分辨率的要求也不断提高。本文通过测量滤波片透过率及积分球出射DN值得到各波段透过的能量占总透过能量的百分比,并结合实际测得的各波段辐亮度,建立其与相机探测器输出的各波段DN值的关系,达到辐射定标的目的。将提高高光谱相机定标分辨率转换为提高测量滤波片透过率的波长分辨率,简化了研究过程。通过定标结果可知,波长在较小范围内变化时,高光谱相机对其增益系数也会发生变化。
    15  激光捷联导引头半实物仿真合成视线法研究
    王艳奎 郑强 姬爽
    2018, 48(10):1278-1282.
    [摘要](335) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    在分析激光制导半实物仿真系统特点的基础上,结合激光捷联导引头的工作原理,提出了一套基于合成视线的半实物仿真系统视线模拟方法。一方面,基于漫反射屏和三轴转台的激光制导半实物仿真系统架构建立了合成视线仿真模型,并在分析安装误差对合成视线仿真精度影响的基础上设计了合成视线仿真误差修正算法;另一方面,对合成视线仿真模型和误差修正算法进行了仿真计算。仿真结果表明,该方法在工程应用上是可行的,对提高激光制导半实物仿真系统对捷联导引头的测试和仿真能力有重要意义。
    16  边海防立体监视系统组网探测技术研究
    鹿玮 卞紫阳
    2018, 48(10):1283-1288.
    [摘要](357) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    对边海防立体监视系统设计及组成进行了深入的分析,在此基础上,建立了多传感器组网探测的数学模型,提出了基于贝叶斯网络的立体监视系统组网探测技术,并基于此实现了高探测率、低虚警率的边海防立体监视联动探测方案。
    17  基于Matlab平台的光纤SPR光谱特性研究
    刘春兰 苏于东 魏勇 张永慧
    2018, 48(10):1289-1294.
    [摘要](317) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    为了提高光纤表面等离子共振(SPR)传感器的灵敏度,扩大其检测范围,增加其实际使用价值,通过Matlab软件系统研究各可控参数对SPR光谱特性的影响,研究其对应传感灵敏度和动态范围,并创建了基于Matlab软件的图形化可操作界面。结果表明,随着光入射角度的增加,光纤SPR光谱的动态范围向短波长方向移动,其传感灵敏度降低,但是检测范围扩大;随着传感探针所镀金膜的厚度增加,光纤SPR光谱的动态范围向长波长方向移动,其传感灵敏度增加;随着光纤折射率的增加光纤SPR光谱的动态范围向短波长方向移动,其传感灵敏度降低,但是检测范围扩大。且采用不同的金属膜和不同折射率的光纤,光纤SPR光谱的动态范围和灵敏度也会发生变化。此外,还研究了分布式光纤SPR传感器的传感原理,并给出详细的研究数据进行论证,研究结果表明,多通道光纤SPR传感器的传感规律和单通道相同,且灵敏度并没有随着通道数量的增加而降低。
    18  空射激光制导武器对舰船隐蔽指示特性研究
    宗思光 夏学成 梁善永 章正良
    2018, 48(10):1295-1299.
    [摘要](348) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    舰载光电对抗系统是舰载装备电子防护对抗光电制导武器的重要手段。为提高激光精确制导武器对舰船攻击过程中的突防成功概率,研究了激光制导对舰船攻击的尾流偏差指示方法。结合舰船尾流气泡特性、激光半主动激光制导模式、尾流气泡激光散射特性模型,建立了空射激光制导武器对近水面层舰船尾流气泡探测模型。对激光照射舰船尾流不同区域、不同天气情况、不同照射角度下散射特性进行了仿真。研究结果可为新型激光精确制导武器对舰船隐蔽突防打击提供参考。
    19  浸没式光刻系统中光束传输系统的设计
    李美萱 阚晓婷,王美娇,李博
    2018, 48(10):1300-1306.
    [摘要](361) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    为实现浸没式光刻照明系统掩模面上高均匀照明性和不同照明模式,对照明系统中的光束传输系统进行了研究。浸没式光刻照明系统中的激光光束传输系统是光刻机中的重要组成部分,直接影响光刻机性能。针对浸没式光刻照明系统特点,提出了采用球面镜和柱面镜组合的光学结构,进行了激光准直扩束系统的光学设计与仿真分析。此外,对设计的准直扩束系统进行了公差分析,以保证在加工和装调完成后光束的发散角和口径均满足设计要求。最后,在系统完成的基础上对不同位置处的光斑尺寸进行测量。设计结果表明,系统能够满足光束在5~20 m传输光路范围内,不需要进行透镜间隔的调节,实现光斑大小和发散角满足设计要求,保证目标光束口径在(28.5±0.5)mm范围内,X方向发散角为1.2 mrad,Y方向发散角为1.84 mrad。通过分析发现,设计结果能够很好地满足指标的精度要求,具有重要的应用价值和实用意义。
    20  增广拉格朗日双边全变分压缩成像重构算法
    高宇轩 孙华燕 张廷华
    2018, 48(10):1307-1313.
    [摘要](351) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    针对基于全变分压缩成像算法重构的图像存在虚假边界以及边缘信息对比度低的问题,提出了一种基于全变分成像模型的增广拉格朗日双边全变分压缩成像重构算法。在全变分正则化思想基础上引入双边滤波技术,并加入拉格朗日函数算子,将目标函数转化为增广拉格朗日函数,利用交替方向法求解函数模型的最优解。迭代过程中选用最速下降法对梯度进行求解,对算法进行优化,提高算法运行速度。实验结果表明,算法改进后可以更加精确的重构出原始图像,重构图像的峰值信噪比提高2 dB,重构错误率降低10%,结构相似度提高0.1,并且对噪声具有较好的鲁棒性。
    21  基于场景有序运动的热红外视频去噪方法
    杨暄 王义坤 韩贵丞 蔡能斌 亓洪兴
    2018, 48(10):1314-1320.
    [摘要](226) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](3)
    摘要:
    在信号动态范围较小的场景下热红外图像的信噪比偏低,同时在诸多应用中其场景会在某一方向发生单调运动。基于这种考虑,提出了一种基于场景有序运动的热红外视频去噪方法。通过低秩矩阵近似的相关理论,引入场景有序运动这一先验知识并构建严格的观测矩阵,利用加权核范数最小化算法求解去噪的低秩矩阵形式并重构视频信号。经仿真分析,本方法在强噪声环境下具有较高的峰值信噪比与降噪鲁棒性,通过海洋遥感数据验证了方法的实际效果,从而在遥感与搜救等领域具有一定应用价值。

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