2018年第9期文章目次

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  • 1  涂层疲劳寿命预测中的红外热像技术应用现状
    马润波 董丽虹 王海斗 邢志国 郭伟 靖建农
    2018, 48(9):1067-1072.
    [摘要](87) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    红外热像技术是一种重要的无损检测技术,与传统的无损检测技术相比优势明显。本文从热喷涂层接触疲劳失效形式出发,综述了传统无损检测技术在涂层疲劳寿命预测研究中的应用现状,以及红外热像技术在涂层服役状态、厚度、缺陷检测等领域的应用实例。同时,综述了融合红外热像技术的信息融合技术在复合材料疲劳极限确定、材料结构健康诊断、裂纹监测等领域中的应用现状。指出了这种技术存在的问题及面临的困难,并对信息融合技术在热喷涂层接触疲劳寿命预测中的应用与研究进行了展望。
    2  天基激光雷达三维成像的发展与现状
    王帅 孙华燕 郭惠超 刘田间
    2018, 48(9):1073-1081.
    [摘要](69) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    天基激光雷达三维成像是空间目标观测的重要手段。将天基激光雷达分为连续波和脉冲式两种,并简单介绍了各自的成像原理。结合应用背景,分析了典型天基激光雷达的特性及主要参数。横向对比了经过在轨测试且仍在使用的激光雷达,从成像原理、角度分辨率、工作距离及发展趋势等方面分析了典型天基激光雷达的共同特性,为天基激光雷达的设计提供了参考。最后结合我国激光雷达发展现状与瓶颈,给出了天基激光雷达三维成像发展与应用方向的一些建议。
    3  激光诱导击穿空气等离子体参数的光谱分析法
    汪桂霞 苏俊宏 徐均琪 王青松
    2018, 48(9):1082-1086.
    [摘要](61) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    空气等离子体的电子温度和密度对激光诱导空气击穿等离子体产生闪光过程的研究有着重要的意义,本文将纳秒Nd∶YAG脉冲激光(1064 nm)聚焦于大气中,诱导其产生等离子体闪光,并通过Avantes-ULS3648型9通道的光谱仪采集闪光光谱,通过光谱分析,研究了不同延迟时间下激光诱导击穿空气等离子体产生过程中的等离子体电子温度和电子密度的变化情况。根据同一元素不同峰值位发出的光谱,由相对强度比较法可以得出等离子体电子温度,由斯塔克展宽法可得到等离子体电子密度的变化,通过分析发现,等离子体电子温度和密度均随延迟时间的增大而下降。这些结果对研究强激光作用下空气击穿的气体动力理论机制有一定的科学意义。
    4  扫描顺序对激光熔覆304钢组织和性能的影响
    郭卫 李凯凯 柴蓉霞 张武
    2018, 48(9):1087-1093.
    [摘要](58) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    为了研究预置送粉激光熔覆304不锈钢的组织和力学性能,在27SiMn钢表面进行了预置送粉的多层累加激光熔覆实验,并根据激光扫描的先后顺序将所得到的熔覆层材料划分为四个区域。对比分析了四个区域的材料的显微组织,力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,激光熔覆304不锈钢的显微组织表现出了定向凝固的特征,晶粒多为柱状晶,后熔覆区域的晶粒相对于先熔覆区域较为粗大。拉伸试验结果表明,后熔覆区域的拉伸性能相对于先熔覆区域较差。拉伸断口形貌表明,激光熔覆304不锈钢试样主要表现为韧性断裂,局部表现为脆性解理断裂,在断口处有夹杂现象,且夹杂现象主要出现在后熔覆区域,通过能谱分析发现夹杂物主要为金属氧化物。
    5  纳秒激光雕刻柱塞表面工艺参数研究
    王国荣 王腾 李蓉 胡圣华 邱顺佐
    2018, 48(9):1094-1098.
    [摘要](42) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    采用纳秒激光在压裂泵柱塞表面进行激光雕刻实验,考虑激光功率、扫描速度、烧结次数、移动路径4种工艺参数,借助白光干涉仪获得雕刻后的织构三维形状及其几何尺寸,对比分析各工艺参数对织构体积的影响。研究结果表明:增加激光功率可以显式提高柱塞表面织构的体积;激光扫描速度对织构体积的影响程度随速度的增加而降低;适当增加烧结次数可以实现对烧蚀体积微弱修正;采用弓形路径相比环形路径所获得的烧蚀体积增量较大。
    6  Mn13Cr2表面激光熔覆Ni60A/WC涂层研究
    叶寒 朱小刚 余廷 王立军 刘春光
    2018, 48(9):1099-1103.
    [摘要](56) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    采用同轴送粉法,通过YLS-4000多模光纤激光器以不同功率在高锰钢表面激光熔覆Ni/WC陶瓷复合涂层,通过光学显微镜、显微硬度计,对涂层的组织形貌、显微硬度进行了分析研究,做了室温干摩擦磨损试验并分析研究了涂层的耐磨性能。结果表明,Ni/WC层组织沿深度方向依次出现细小的胞状晶、树枝晶、柱状树枝晶和薄的平面晶,在1600 W、1900 W、2200 W的激光功率下对应的Ni/WC层的平均显微硬度分别为980.7 HV0.1、901.0 HV0.1、809.4 HV0.1,分别为基材平均显微硬度的2.8、2.5、2.3倍。在相同摩擦磨损试验条件下,基体的磨损量是激光功率为1600 W条件下的熔覆层的10.4倍,在激光功率为1600 W时,通过激光熔覆获得了组织致密均匀、硬度高和具有良好耐磨性的涂层。
    7  Nd∶YVO4自拉曼激光器泵浦最佳聚焦位置研究
    伍锡山 张鹏 刘彬 李思达
    2018, 48(9):1104-1107.
    [摘要](48) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    自拉曼激光器因其激光激发和受激拉曼散射效应都在同一块晶体中进行,相对于常规激光晶体和拉曼晶体分离的激光器,一方面减少了腔内元件数,使损耗和阈值降低,激光器结构更加紧凑,另一方面又引发了严重的热效应,因此在自拉曼激光器设计中,需要重点考虑晶体的热效应。本文着眼于泵浦光的最佳聚焦位置的研究,通过热透镜模型对晶体的热效应进行简化处理,结合模式匹配方程量化泵浦光聚焦于晶体内不同位置时的模式匹配程度,计算泵浦光最佳聚焦位置,并通过实验验证了理论计算的可靠性。
    8  红外焦平面探测器杜瓦组件杂散辐射研究
    林国画 张磊 张敏
    2018, 48(9):1108-1112.
    [摘要](53) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    在对红外焦平面探测器杜瓦组件杂散辐射分析的过程中,建立了分析模型,通过对模型进行光线追迹,找到了窗片、滤光片、冷屏、探测器芯片的反射是产生杂散辐射的原因。针对这些原因,采取了相应抑制杂散辐射的方式,包括通过镀膜降低窗片、滤光片反射率,通过发黑、设计多层隔板来提高冷屏的吸收能力,通过在探测器芯片上制作可靠性高的微纳结构来降低表面反射率等,起到了较好的效果。
    9  一种圆锥扫描式红外地球敏感器噪声测试方法
    盖芳钦 涂智军
    2018, 48(9):1113-1117.
    [摘要](63) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    详细分析了圆锥扫描式红外地球敏感器的噪声指标要求和噪声来源组成,设计了一整套针对圆锥扫描式红外地球敏感器的噪声测试方法。经实践验证,该噪声测试方法正确、有效。
    10  CdTe/ZnS双层钝化碲镉汞长波探测器制备的研究
    杨朝臣 张冰洁 杜宇 张传杰 陈晓静 谭必松 周文洪 刘斌
    2018, 48(9):1118-1122.
    [摘要](76) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    开展了CdTe/ZnS双层钝化碲镉汞长波探测器制备的研究。CdTe钝化膜经退火热处理后,可实现CdTe/MCT界面的互扩散,并改善CdTe钝化膜的质量。通过全湿法腐蚀方法完成了金属化开口,制备了长波碲镉汞600×18@15 μm规格线列和640×512@15 μm规格面阵。线列I-V测试表明:CdTe/ZnS双层钝化膜能有效地减少长波碲镉汞器件的表面漏电流,器件的反向结特性良好。面阵在77K测试:NETD 26.7 mK,有效像元率95.4%,并对室温目标进行了凝视成像。测试过程出现了4%左右由噪声引起的零散盲元,是由芯片面阵局部钝化失效引起的,表明钝化膜沉积工艺及芯片加工工艺尚有改进的空间。
    11  无人机光电探测距离分析
    李琳 陈刚
    2018, 48(9):1123-1127.
    [摘要](87) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    针对低空消费级无人机这种低慢小目标,采用理论建模和对实验中飞行温度参数实测的方法,建立了目标红外辐射模型以及背景辐射参数模型,得到了与实测结果比较相符的红外探测距离。指出了对这类低红外辐射目标,对阳光反射和背景噪声必须精细估算才能得到比较准确的红外作用距离。另外,通过对分析结果的讨论,对未来无人机红外探测系统的设计提出了一些建议。
    12  海洋FBG压力及温补传感器温度响应一致性研究
    张登攀 秦钢 王永杰 王力
    2018, 48(9):1128-1132.
    [摘要](68) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    为满足船载拖曳式全光纤海洋温深剖面连续测量的要求,测量海水深度的光纤布拉格光栅(FBG)压力传感器利用FBG温度传感器作为其温补传感器。由于二者对温度同时敏感且对海水温度的响应时间存在不一致性,导致在拖曳测试海水压力时有所偏差。针对这一问题,本文对传感器的温度响应一致性进行分析研究。通过对FBG温度传感器的外管加装绝热材料,使其与FBG压力传感器的温度响应时间接近一致。通过海试验证,FBG压力传感器与标准传感器ALEC(亚力克)具有较高的测量相关性。
    13  全金属化应变不敏感FBG温度传感器特性研究
    戎丹丹 张钰民 杨润涛 骆飞 祝连庆
    2018, 48(9):1133-1138.
    [摘要](60) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    为了解决传统胶封光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器存在严重胶蠕变和老化问题,提出基于一步超声波焊接的全金属化封装FBG传感器方法,采用有限元分析方法进行传感器的应变不敏感结构设计并制作了该温度传感器进行实验验证。测试结果表明,该方法制作的特定封装形式的FBG传感器对轴向应变不敏感,温度灵敏度达到39.16 pm/ ℃,是封装前裸光栅的4倍,线性度超过0.999,具有较好的重复性,并且温度从20 ℃改变到100 ℃的动态测量响应时间小于30 s。该金属化封装FBG温度传感器的工艺简单,制作周期短,其优异的温度传感特性在高精度、高可靠性传感监测领域具有广泛的应用前景。
    14  防空导弹装备红外伪装能力评估研究
    李彦彬 张海瑞 李佳坤 赵一兵
    2018, 48(9):1139-1143.
    [摘要](57) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    针对防空导弹装备红外伪装实施的局限性和零散性,提出了一种综合评估其红外伪装能力的指标体系和方法。该体系基于伪装与侦察这对矛盾关系,从红外侦察能力、红外隐身能力、红外示假能力、环境支持能力、人员任职能力、维护保障能力和组织管理能力7个方面系统分析防空导弹装备红外伪装能力,通过熵值法确定各评估指标的权重;提出基于加权秩和比的综合评估方法,并对评估等级进行客观分档。最后,通过算例分析,对该评估体系及方法进行验证。
    15  基于信号发生卡的激光编码技术研究
    刘硕 刘志国 王仕成 邱雄
    2018, 48(9):1144-1149.
    [摘要](59) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    针对目前主要的激光制导信号编码方式,研究基于通用信号发生卡产生特定编码的实现方法。通过研究编码的特点,设计激光编码控制程序,成功实现了精确频率码、脉冲调制码和任意时间码三种主要编码方式的产生。最后,设计了激光编码测试试验,通过激光编码控制程序以外触发方式对激光脉冲进行调制,使目标激光器按照要求输出了特定编码的激光信号。结果表明,本方法产生的激光编码波形稳定,性能优良,可应用性较强。该技术已成功应用到激光制导半实物仿真试验系统中。
    16  星模拟器多星等模拟方法研究
    张晓娟 张健 杨俊杰 张丽娜 张建良
    2018, 48(9):1150-1155.
    [摘要](72) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    根据星模拟器对真实星等模拟的需求,结合星模拟器工作原理,优化设计了一种高成像质量星模拟器光学系统;建立了星等能量计算模型,实现了星等能量的理论计算;提出一种两片线性渐变密度滤光片组合的多星等模拟方案,实现了多星等能量的高精度连续调节;软件仿真结果验证-2~6等星星等模拟误差均小于±10%,满足真实星等的模拟要求,为星模拟器的真实星等模拟提供一种设计思路。
    17  SiC器件在大功率LD驱动源模块中的应用
    贺涛 杨爱武 郑毅 朱虹
    2018, 48(9):1156-1159.
    [摘要](65) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    介绍了SiC功率器件的应用优势并将其应用到了大功率LD驱动源模块中;对SiC MOSFET的开关参数及特性进行了分析,并设计了一种简单实用的SiC隔离驱动。本文应用SiC器件设计了一款120V/120A全SiC LD驱动源模块,功率模块主电路拓扑采用四路交错并联Buck电路,电路中的开关管和二极管全部使用SiC功率器件,功率模块最高效率达到98%。
    18  基于REC技术的DFB激光器阵列驱动电路的设计
    郭瑜 杜韦慷 李威 王颖颖 倪屹
    2018, 48(9):1160-1165.
    [摘要](60) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    为了实现DFB激光器阵列的智能化控制,提出了一种智能化、高精度、数字控制的驱动电路设计方案。该系统以单片机和FPGA为主要控制芯片,具有体积小、效率高、无冲击、开关保护等特点。DFB激光器阵列的输出可以由外部可调信号控制。该系统将模拟控制模型转化为数字控制模型,提高了驱动电路的性能。该系统能够实时监测DFB激光器阵列的温度和电流。电流的输出精度可以达到±0.1 mA,保证DFB激光器阵列稳定可靠地工作。该驱动电路有利于DFB激光器阵列的灵活使用。
    19  一种红外成像系统自适应冷像校正方法
    魏伟 向伟 赵耀宏
    2018, 48(9):1166-1173.
    [摘要](47) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    冷像是影响制冷型红外探测器成像质量的重要因素。 分析了冷像产生的机理以及频率特点,提出了一种自适应冷像校正算法。首先,通过自适应时域低通滤波法来获得冷像估计图像,然后将获取到的冷像估计图像与预先存储的冷像参考图像进行相关运算,最后根据相关系数确定是否进行噪声矩阵的更新并用来校正图像。使用仿真和实际的红外图像序列进行实验,结果表明所提算法能够有效去除冷像噪声。
    20  基于函数拟合的SIFT误匹配点剔除算法
    李云红 钟晓妮 王延年 贾凯莉 成中豪
    2018, 48(9):1174-1180.
    [摘要](62) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    针对RANSAC算法在剔除SIFT误匹配点实验中存在耗时长、误匹配等问题,提出了基于函数拟合的SIFT误匹配点剔除算法。首先采用SIFT算法进行待匹配图像与匹配图像的匹配工作,对匹配后的待匹配图像关键点采用迭代最小二乘拟合法构建函数模型,然后与匹配图像特征关键点进行拟合,最后计算两者的误差,当误差大于给定阈值时,确认该点为误匹配点,对其进行剔除。实验结果表明,采用基于函数拟合剔除误匹配点在时间上比RANSAC算法平均节省了2 s,正确匹配率提高11.75%,并且较多地保留了正确匹配点。
    21  基于双目视觉的六旋翼无人机立体匹配算法
    陶重犇 乔荔 孙云飞 李春光 戴欢
    2018, 48(9):1181-1187.
    [摘要](118) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    针对六旋翼无人机双目视觉成像时,经双目融合后反馈的图像噪点过多,以及图像精度不够理想的问题,提出了一种在匹配过程中融入全局差错能量最小化的区域立体视觉匹配算法。由于视差的求解是立体匹配过程中最重要的环节,因此本文利用最小化差错能量矩阵求解最优视差的原理。通过提高立体视觉的视差精度,从而减少视觉融合过程中因数据问题产生的噪声干扰,最终提高了对场景信息三维重构的准确度。通过分别在室内外的仿真实验与真实环境重构实验,验证了本文提出的基于双目视觉的六旋翼无人机立体匹配算法的有效性与可靠性。
    22  1064 nm激光光热效应对CCD探测器干扰实验研究
    夏润秋 张巧云 牛春晖 陈青山
    2018, 48(9):1188-1192.
    [摘要](48) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    为了研究激光的光热效应对CCD探测器的干扰效应,利用1064 nm激光开展了对CCD探测器的干扰实验。实验采集数字图像的处理分析可明显观察到1064 nm激光对于CCD探测器的串扰现象。进行了激光照射CCD探测器随时间变化产生热噪声差对比实验,观察到了激光光热效应对于CCD探测器的干扰效果。实验表明CCD探测器表面温度随1064 nm激光辐照功率的升高而逐渐升高的现象,由于光热效应带来的图像热噪声明显影响到了CCD探测器的成像效果。由于硅基CCD探测器对1064 nm波长的低光电响应率,研究光热效应对CCD探测器干扰效应尤为重要。

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