• 2019年第10期文章目次
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    • >综述与评论
    • 新型“低慢小”目标探测处置系统的体系建设

      2019, 49(10):1155-1158.

      摘要 (86) HTML (0) PDF 937.67 K (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着通用航空事业的快速发展,以无人机为代表的“低慢小”目标在数量规模、技术手段、作战模式方面发生了深刻变化,使得“低慢小”目标的威胁能力不断增大,安全防范需求日趋紧迫。本文立足当前国内探测处置现状存在的主要问题,针对新型目标和城市场景的特点,提出新型“低慢小”目标探测处置体系建设方案,构建指挥控制、预警探测、干扰拦截一体的防控体系。其中,指挥控制作为系统核心,实现整体系统的一体化集成;预警探测通过多传感器构成全天时全天候全空域预警网络;干扰拦截通过“软”“硬”手段结合构成多层次防御体系。通过研制新型“低慢小”目标探测处置体系设计,将“低慢小”目标防范纳入信息化作战范畴,具备更强的体系对抗能力,适应未来信息战争要求。

    • HgCdTe雪崩光电二极管的研究进展

      2019, 49(10):1159-1164.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 1.21 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:碲镉汞红外雪崩光电二极管(APD)阵列作为最近十多年来发展起来的新型探测器,以其高增益、高灵敏度和高速探测的优点,成为未来微弱信号探测、二维/三维成像、主/被动探测应用的重要器件。本文重点阐述了雪崩光电二极管的基本原理、以及HgCdTe雪崩光电二极管材料和器件的研究,结合应用方向对其研究进展进行了综述性介绍。

    • 激光红外热成像材料表面裂纹检测的研究进展

      2019, 49(10):1165-1171.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 1.17 M (34) 评论 (0) 收藏

      摘要:表面裂纹缺陷是材料中危险的缺陷形式,及时发现服役过程中产生的表面裂纹至关重要。激光红外热成像不仅具有传统红外检测的优点,还因激光能量密度高等特有优点,可远距离检测材料表面微小裂纹。综述了激光红外成像系统平台组件及其关键参数对激光红外成像检测的影响。从图像处理、优化工艺参数等角度入手,阐述了激光红外热成像检测表面裂纹缺陷的定性识别,进一步介绍了对材料表面裂纹缺陷长度、宽度以及深度特征的定量表征。最后对激光红外热成像检测表面裂纹缺陷进行了总结归纳,以及展望其未来的发展方向。

    • >激光应用技术
    • 基于二维Gamma分布的激光点云去噪

      2019, 49(10):1172-1178.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 2.33 M (37) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用地面激光扫描仪测量时,由于空气中尘埃等因素会产生噪声点,对后期三维建模等应用带来不利影响。在现有研究成果基础上,深入分析散乱点云的近邻域特性,采用基于二维Gamma分布实现点云去噪,并在kd-tree索引支持下对其进行优化,通过邻域均值和邻域距离变化斜率两个约束条件共同移除噪声点。实验结果表明,本文算法能自动识别噪声点,降低人工设置阈值的影响,并与传统的基于正态分布的邻域点去噪算法进行对比,实验效果较优,达到了预期效果。

    • 不同典型结构激光冲击强化的疲劳差异性研究

      2019, 49(10):1179-1184.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 1.61 M (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光冲击强化不同典型结构对各结构疲劳寿命的影响均有所差异,本文基于ABAQUS模拟典型结构小孔2.6、圆角R3和圆棒(小径20)的激光冲击强化过程,并提取出各路径的残余应力分布(峰值压力分别为4、5、6、8 GPa),同时对各典型结构TC4-DT钛合金双联试样进行激光冲击与疲劳拉伸试验。结果表明:在应力水平385 MPa、应力比R=0.1下,经激光冲击的圆角与小孔的疲劳增益均较大,且圆角最大疲劳增益为238.4 %(功率密度为12.75 GW/cm2),小孔疲劳增益为243.3 %(功率密度为22.67 GW/cm2)。圆棒结构在应力水平600 MPa下的疲劳负增益均较大(功率密度22.67 GW/cm2时的疲劳增益减小至-94.1 %)。经激光冲击强化的圆角根部、圆角边缘处及小孔孔角残留较大的残余压应力,使该典型构件的应力集中处的疲劳寿命得到显著提升,但圆棒内部残留的残余拉应力使其在拉伸载荷下极易出现疲劳裂纹。对于圆棒等旋转体而言,激光冲击虽然提高了表面疲劳性能,但在拉伸载荷下容易疲劳断裂。该研究对各典型结构的激光冲击强化具有指导意义。

    • 温度应力下激光照射指示器输出能量试验研究

      2019, 49(10):1185-1189.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 927.30 K (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:立足激光照射指示器的实战化使用,从激光照射指示器的工作原理出发,通过研究激光目标指示器的发热机理和自身温度变化对激光输出能量的影响,分析了温度应力对激光输出能量的影响。在此基础上,设计了试验和评估方法,为科学评估激光照射指示器提供了理论和实践支撑。

    • 1064 nm波段白天背景噪声分析及应用研究

      2019, 49(10):1190-1194.

      摘要 (37) HTML (0) PDF 998.26 K (31) 评论 (0) 收藏

      摘要:卫星激光测距(SLR)是目前卫星单点距离测量精度最高的技术,已成为高精度测量领域不可或缺的手段。国际上大多数SLR台站采用532 nm的工作波长,在白天测距中存在天空背景噪声大、有效回波识别困难等问题,影响了台站的白天测距数据产出。鉴于白天1064 nm 波段天空背景亮度低,理论上对比分析计算了1064 nm波段与532 nm波段的系统噪声强度。并在晴好白天开展了1064 nm波段的噪声测量,并与532 nm波段的测距系统噪声进行了比较,数据结果与理论分析基本一致。在此基础上,开展了晨昏时段的1064 nm卫星激光测距实验,并获得了多圈次卫星的有效回波数据,为1064 nm的白天卫星激光测距打下了技术基础。

    • 基于脉冲激光点光源热成像方法检测钢材表面裂纹

      2019, 49(10):1195-1200.

      摘要 (45) HTML (0) PDF 1.25 M (28) 评论 (0) 收藏

      摘要:在损伤之前检测和表征钢材上的表面裂纹是一项非常重要的任务,对于涉及相关的结构安全有重大意义。本文采用了一种非接触式的脉冲激光点光源热成像技术,用于检测钢结构试件的表面破裂裂纹。使用脉冲点激光源将热量加载到材料表面,热流在传导过程中会受到裂纹缺陷的影响,裂纹的边界处阻挡的热流导致表面产生了明显的温度差,红外热像仪实时监测表面温度场的变化来实现裂纹缺陷的可视化。通过有限元仿真分析与实验验证的方法进行研究,结果表明:激励开始后,裂纹缺陷边界开始出现温度差,激励结束后,温度差达到峰值,实现裂纹缺陷的可视化;缺陷边界的温度差峰值以及出现时间与激励中心的距离相关。同时为下一步的定量检测奠定基础。

    • 光阑限制飞秒高斯激光光束对微孔加工的影响

      2019, 49(10):1201-1205.

      摘要 (28) HTML (0) PDF 1.06 M (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于飞秒微孔加工平台,开展了激光加工光路中光阑尺寸对激光微孔加工孔壁质量影响的实验研究,并采用软件仿真和实验结合的方法研究不同光阑限制高斯光束造成的能量波动情况和对实际加工效果的影响。仿真结果表明在光阑光束比小于1.6的情况下高斯光束截面能量分布开始受到影响,高斯光束截面出现能量波动现象。并对不同光阑光束比情况下微孔加工进行实验,实验结果表明:在光阑光束比小于1.6情况下高斯光束截面能量分布发生调制,但是能量波动起初对实际加工影响较小。随着光阑光束比的下降微孔加工孔壁粗糙度增加,当光阑光束比小于0.9时孔壁出现凹槽,孔壁不再光滑,当光阑光束比小于0.7时会严重影响激光加工效率且孔壁质量进一步恶化。

    • >激光器技术
    • GaAs晶体的扩散键合工艺优化

      2019, 49(10):1206-1211.

      摘要 (32) HTML (0) PDF 1.53 M (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:对影响准相位匹配GaAs晶体的键合质量的因素进行了研究,通过对GaAs面损耗、界面损耗和体损耗的分析,优化了键合工艺和参数。通过在光胶前加入酸洗过程,去除GaAs晶片的表面氧化物,并采用X射线光电子能谱仪(XPS)确认了氧化物去除情况,在无氧环境下进行后续过程;在热处理过程中,通过对GaAs电特性、光学透过率及微结构的分析,调整键合的温度和压力参数,制备了16层的准相位匹配GaAs晶体。当键合温度为550 ℃、键合压力为0.25 kgf/mm2时,获得低于0.18 %的单层界面损耗。

    • >红外技术及应用
    • 红外探测器用陶瓷/可伐合金钎焊技术研究

      2019, 49(10):1212-1216.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 946.49 K (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前制冷型红外探测器所使用的金属材料、陶瓷材料的工作温度为80 K左右,其钎焊焊缝要求与常规钎焊焊缝存在很大的差异。本文对当前陶瓷/金属材料的钎焊方法进行了整理,使用AgCuTi钎料进行了钎焊工艺实验,实现了可伐合金/陶瓷(蓝宝石)材料直接钎焊(无金属化)。实验后进行了焊缝气孔率检测、抗温度冲击实验(333~77 K)。实验结果显示该种焊接方法满足制冷型焦平面探测器对可伐合金/陶瓷(蓝宝石)材料钎焊的要求,该工艺方法制备的焊接件可在超低温环境中长期服役。

    • 基于红外视频的加油枪油气泄漏检测方法

      2019, 49(10):1217-1222.

      摘要 (49) HTML (0) PDF 1.07 M (37) 评论 (0) 收藏

      摘要:加油站如果发生油气泄漏将造成巨大危害。针对加油枪泄漏油气具有的浓度低、动态发展等特性,提出一种基于红外视频的加油枪油气泄漏检测方法:利用红外相机采集加油枪工作区域的视频信号,针对其建立混合高斯背景模型,联合帧差法和背景消除法得到疑似泄漏图像;对该图像进行形态学和滤波运算,提取帧图像的形状和扩散特征,根据油气泄漏的特征范围,消除信号噪声干扰;建立图像灰度与油气浓度间的映射方程,按照国家油气泄漏浓度标准的相关规定,判断是否泄漏超标。本研究以水蒸气为模拟实验对象进行测试,结果表明该方法能较为精准的判断泄漏情况。

    • 航空发动机红外辐射特性测试评估技术

      2019, 49(10):1223-1227.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 952.33 K (30) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空发动机红外辐射特性测试研究对飞机、发动机红外隐身设计与改进具有非常重要的意义。针对发动机红外辐射特性的测试需求,从试验平台、测试系统、测试方法、误差控制四个方面提出了以发动机试车台为试验平台的红外辐射特性测试方案,开展了某型发动机红外辐射特性测试,获取了有效数据。通过数据处理与评估,结果表明:发动机红外辐射特性具有明显的方向性。

    • >红外材料与器件
    • 长波碲镉汞探测器的原位集成微透镜技术研究

      2019, 49(10):1228-1233.

      摘要 (23) HTML (0) PDF 1.34 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:采取原位集成的方式在红外焦平面探测器芯片的入光侧制备微透镜阵列以达到增强信号以及减小串音的作用,通过光学分析获得了匹配不同中心距器件的微透镜结构设计,在长波碲镉汞320×256,50 μm和30 μm中心距的探测器上验证了原位集成的微透镜阵列能够有效地通过汇聚光线,使信号增强分别达到28 %和61 %。对于超高灵敏度红外探测以及SWaP和超大规模红外探测器研究具有重大意义。

    • 集成式偏振红外焦平面探测器的制备

      2019, 49(10):1234-1238.

      摘要 (33) HTML (0) PDF 1.20 M (28) 评论 (0) 收藏

      摘要:集成式偏振红外焦平面探测器是红外探测器应用的新的发展方向,国内近几年开展了相关的研究工作,本文围绕集成式长波320×256碲镉汞偏振红外焦平面探测器的研制,叙述了从技术路线选择到偏振结构的设计、制备等方面开展的工作及阶段测试结果,这些工作为后续的研制打下了良好的基础。

    • >光电技术与系统
    • 一种基于热像仪的机载红外测量系统设计与实现

      2019, 49(10):1239-1244.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 1.30 M (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于热像仪的机载红外测量系统。该系统主要用于加载于空中平台上,实现对目标红外特性的空中跟踪测量,获取目标高仰角的全方位红外和可见光特性图像数据。系统结构设计采用模块化设计,重量、尺寸较小,抗震性强,符合挂飞的有关要求,能够稳定跟踪并测量海上目标的红外及可见光特性。该系统采用了被动隔离加主动陀螺稳定控制的技术、光学镜头无热化补偿措施和内场精密标定技术,具有很强的环境适应能力、作用距离远、测量精度高,整体技术与性能处于国内领先水平。

    • 基于自适应光学系统的波前处理算法研究

      2019, 49(10):1245-1251.

      摘要 (42) HTML (0) PDF 938.28 K (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:波前处理算法对自适应光学系统的工作效率有着重要的影响,是对波前像差进行复原和校正的前提,其中,区域法、模式法、直接斜率法作为自适应光学系统经典算法是当前国内外应用最为广泛的。本文在总结了以上三种算法的基础上,又介绍了两种改进式算法,快速迭代算法和Zernike模式快速算法,并对比分析了各种算法的优点和不足,对未来算法的改进方向做出展望。

    • >光纤及光通讯技术
    • 卫星镜头结构光纤光栅温度传感器研究

      2019, 49(10):1252-1259.

      摘要 (36) HTML (0) PDF 1.34 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决卫星星敏感器光学镜头结构在轨温度监测问题,提出一种弧形基底封装的光纤光栅温度传感器。分析了星敏镜头结构特征与光纤光栅温度传感原理,采用飞秒激光刻写的光纤光栅作为敏感元件,设计了可贴合于星敏镜头结构特征的弧形封装基底,完成了光纤光栅温度传感器封装,并对传感器进行了拉伸测试、温度标定及温度重复性测试,并已应用于实际工程中。结果表明:弧形封装结构形式的光纤光栅温度传感器线性度可达0.998,温度灵敏度达到8.54 pm/℃,同一温度下中心波长变化量在2 pm以内,且受弧形基底封装结构变形产生的应变影响小。卫星在轨温度监测,光纤光栅传感与电子式传感相差±3 ℃。可以实现星敏镜头结构的温度测量功能,在星敏感器结构在轨温度测温中具有应用前景。

    • 多泵浦增益平坦光子晶体拉曼光纤放大器

      2019, 49(10):1260-1265.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 1.19 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对密集波分复用光纤通信系统中拉曼光纤放大器增益及增益谱平坦问题,提出一种采用4个泵浦光的多泵浦方式在光子晶体光纤不同位置处注入两种不同波长泵浦光的组合方式来获得拉曼光纤放大器增益更大、增益谱更加平坦的方法。这种组合方式在拉曼光纤放大器中使得光信号实现了前段放大、后段补偿,从而在拉曼光纤放大器输出端获得高增益和较平坦增益谱。模拟的结果表明:平均增益可达:26.5 dB,增益平坦度为0.046 dB。

    • >图像与信号处理
    • 基于点扩散函数的机载光电吊舱图像增强融合

      2019, 49(10):1266-1272.

      摘要 (44) HTML (0) PDF 1.34 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地融合机载光电吊舱中多源图像的特征信息,提出一种利用点扩散函数(PSF)对多源图像进行增强融合的方法。采用刃边法和小波变换法分别对红外和可见光图像进行点扩散函数求取,利用维纳滤波恢复得到增强图像,然后采用高斯和双边联合滤波对图像进行多尺度混合分解,针对不同尺度下的分解图像,在确定融合权重时引入红外和可见光图像点扩散函数的半幅全宽(FWHM)比值作为分辨率补偿因子,以获得更高质量的融合图像。实验结果表明通过引入点扩散函数信息,光电吊舱系统的获得的融合图像能够具有更好的对比度和分辨率信息,主观和客观评价结果都有所改善。

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