• 2021年第6期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >综述与评论
    • II类超晶格红外探测器技术国内外进展

      2021, 51(6):683-694. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.001

      摘要 (136) HTML (0) PDF 2.15 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:简单归纳整理了德国、美国(CQD、JPL、QmagiQ、NRL、Teledyne和Raytheon)、瑞典(IRnova)、以色列SCD和日本等国外主要机构的II类超晶格研究成果以及国内的发展现状。美国VISTA计划的成功实施和技术突破进一步加速推动了II类超晶格红外探测技术从理论走向现实。虽然目前及今后较长时间内HgCdTe技术仍然是主流,但是II类超晶格技术在整体系统性能和成本上可以挑战HgCdTe,II类超晶格技术将在红外应用领域全方位替代HgCdTe技术的优势已经越来越清晰。与国外相比,国内II类超晶格技术的发展已经具有一些技术基础,但距离产业化推广应用还有一定的差距,可以借鉴国外的先进理论和技术经验并结合具体实际工艺逐步取得突破。

    • 高功率激光武器进展与启示

      2021, 51(6):695-704. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.002

      摘要 (84) HTML (0) PDF 779.45 K (147) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光武器系统作为一种定向能武器系统,具有多样化作战任务剖面,与传统软硬毁伤武器相比,具有快速、灵活、精确、多重功能、作战范围广等优点。最近几年来,美、俄、德等国频频报道海军激光武器试验和进展情况。如何发展激光武器,既是技术问题也是思路问题,既要提高能力,又要考虑现实约束。论文梳理分析了近年来国外高能激光器、高能激光武器系统、国外高能激光武器集成演示论证的现状,探讨了其性能及特点,总结了外军高能激光武器发展对我们带来的启示。

    • 大型激光陀螺仪的研究进展

      2021, 51(6):705-709. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.003

      摘要 (57) HTML (0) PDF 975.41 K (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Sagnac效应的大型激光陀螺仪是测量地球参数的核心设备。与小型的惯性导航陀螺仪相比,大型激光陀螺将转速测量的灵敏度和稳定性提高了6个数量级,性能提升使大型激光陀螺仪在地球物理、大地测量和地震学领域的全新应用成为可能。本文介绍的大型激光陀螺仪是目前用于研究地球参数(Earth Orientation Parameter,EOP)测量的重要技术手段,可直接通过测量地球自转旋转角速度解算世界时(Universal time 1,UT1)。相比较于国外大型激光陀螺仪的大量成功应用,国内还需要不断提高大型激光陀螺的研制应用水平,以满足高精度测量地球旋转角速度解算UT1的需求。

    • >激光应用技术
    • 300M钢激光熔覆316L不锈钢修复层组织及性能研究

      2021, 51(6):710-719. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.004

      摘要 (49) HTML (0) PDF 2.32 M (98) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对300M钢表面激光熔覆316L不锈钢修复的实验研究,探究激光熔覆修复层的组织及性能,本文在前期实验的基础上,选用316L不锈钢粉末作为熔覆材料,开展变功率激光熔覆对比实验研究。采用金相分析、EDS分析、XRD分析、电化学分析的方法,研究了不同激光功率对熔覆层宏/微观组织、显微硬度和耐蚀性能的影响。结果表明:当激光功率为15 kW时,在300M钢基体上熔覆得到质量最优的316L不锈钢熔覆层;熔覆层与基体呈冶金结合,底部为平面晶组织,中下部是胞状晶/柱状晶,中上部是树枝晶/等轴晶,表层主要是等轴晶组织;激光功率为15 kW时,熔覆层硬度为基体硬度的25~3倍,更加适合具有摩擦及冲击的实际工况,且熔覆层腐蚀电位最低,为-46265mV,自腐蚀电流最小,为363×10-3mA,因而其耐蚀性能最好;不同激光功率熔覆层的阻抗大小排序为:15 kW>20 kW>10 kW。

    • 基于线结构光的精密装配位置检测方法研究

      2021, 51(6):720-726. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.005

      摘要 (45) HTML (0) PDF 1.09 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:精密装配位置检测包括定向误差检测和定位误差检测,实际生产中精密零部件装配缺少适应性强的检测方法,往往需要大量的人工投入。针对传统精密装配位置检测中低效率、精度差问题,提出一种基于线结构光的机器视觉位置检测方法。通过线结构光提供被测零件的深度特征;通过平移、转动被测装配部件,完成装配区域的图像扫描。本文主要介绍了线结构光在导电滑环刷丝对中检测的应用,实验结果表明,相较传统的人工检测,该方法精度得以保障的同时,检测效率得到了显著提升。

    • 基于激光光斑直径的激光熔覆粉末汇聚特性数值模拟

      2021, 51(6):727-733. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.006

      摘要 (27) HTML (0) PDF 1.54 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索激光熔覆过程激光与粉末流的耦合作用机理,通过激光熔覆喷粉数值模拟,研究送粉速度对粉末汇聚特性的影响规律,随着送粉速度的增加,粉末流焦点直径逐渐减小,粉末流获得良好的收敛性。通过分析激光光斑模拟图,研究激光光斑大小与粉末流焦点直径的作用关系,并通过激光熔覆实验进一步验证,当粉末流焦点直径接近激光光斑直径时,熔覆形貌较好,但随着送粉速度的进一步提升,粉末流焦点直径减小,基体热影响区域增大,熔覆表面形貌变差,最终获得最佳送粉速度为170m/s。研究成果为激光熔覆粉末利用率与激光熔覆形貌控制提供理论依据。

    • 100W脉冲激光器冷轧钢板表面氧化膜清洗

      2021, 51(6):734-741. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.007

      摘要 (50) HTML (0) PDF 1.08 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:金属材料表面的附着物常常会影响机械的正常工作,常见的有氧化膜,锈迹,油污和其他杂质,激光清洗作为时下一种常用的金属表面清洗技术,广泛应用在工业清洗中。本文所用实验材料冷轧钢板由于长期暴露在空气中,常常会附着一层氧化膜,随着时间的增长,氧化膜会发生复杂的化学反应,导致表面不止一层氧化膜。在复杂的工作环境中形成的氧化膜,如氧化亚铁,高温会让氧化亚铁发生氧化反应,于是氧化膜变成了三层,分别是三氧化二铁,四氧化三铁,氧化亚铁。本文采用1064nm波长的100W激光清洗机对冷轧钢板表面氧化层进行清洗,通过调整功率,频率,扫描速度,扫描次数等参数,观察清洗后的表面元素含量和表面粗糙度发现激光清洗效果较好,与基材表面一致。

    • 激光填丝钎焊温度场数值模拟仿真研究

      2021, 51(6):742-746. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.008

      摘要 (40) HTML (0) PDF 1.36 M (110) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高车身顶板和侧板之间激光填丝钎焊的质量,研究钎焊热传导规律,建立了镀锌钢板卷边对接模型、CuSi3为钎料进行数值模拟仿真分析,考虑材料热物理属性、相变潜热以及热对流等问题的前提下采用双椭球激光热源模型进行热分析。探究了激光填丝钎焊温度随时间的变化规律,不同区域对温度的敏感程度以及不同功率下焊接熔池的温度场分布,为激光填丝钎焊提供了理论模型,对进一步探索钎焊成形质量具有推动作用。

    • 线性阵列逆向调制器反射光强测试实验研究

      2021, 51(6):747-751. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.009

      摘要 (50) HTML (0) PDF 1.01 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析逆向调制器的反射光场和反射光强的变化规律,利用532nm激光照射逆向调制器阵列,测试得到了离焦量、入射角变化时的逆向调制器的反射光场和反射光强,得到了阵列调制器反射光强与单个逆向调制器反射光强关系。测试结果表明,一定范围的正离焦使反射光束发散角变小,反射光能量聚焦度好,负离焦相反。入射角使反射光场发生畸变,反射光强与入射角成反比。离焦量为0或负离焦时,阵列调制器的反射光强是单个调制器反射光强的线性叠加。

    • 脉冲光纤激光抛光TC4合金的实验研究与抛光层微观形貌分析

      2021, 51(6):752-759. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.010

      摘要 (34) HTML (0) PDF 1.42 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对Ti6Al4V材料的激光抛光工艺进行实验研究,通过改变脉冲式激光的工艺参数设置,来分析激光参数对抛光工艺效果的影响,主要研究了激光输出功率、离焦量e和激光光斑重叠率δ这三个参数的影响规律与作用机理,并结合试样表面粗糙度测量值Ra,得出:激光输出功率为300W左右,离焦量e控制在6~8mm范围内,光斑重叠率δ在70~75范围内时,脉冲式激光对TC4合金材料表面的抛光效果最佳;最后通过光学显微镜测量仪器来分析抛光后的材料表面形貌与材料抛光层的内部晶格晶粒变化,来分析激光抛光对试样抛光层物理性质的影响,并对比抛光前后试样表面的进行了硬度测试对比。

    • >激光器技术
    • 基于楔形微透镜补偿半导体激光阵列指向偏差

      2021, 51(6):760-765. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.011

      摘要 (50) HTML (0) PDF 1.31 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对半导体激光阵列的发光单元指向性偏差导致快轴光束质量显著劣化的现象,研究了发光单元指向性偏差对快轴光束质量的影响,提出了一种利用微光学元件补偿发光单元指向性偏差的方法,设计了一种楔形微透镜阵列,可实现单个bar条的光束耦合进芯径200μm、NA=02的光纤。模拟计算结果表明,楔形微透镜阵列的补偿作用可使半导体激光阵列快轴方向的光参数积由6424mm·mrad下降到5814mm·mrad,光纤耦合效率达到956,相比补偿前提高了104。为降低工艺难度,采用分类补偿的方法,模拟光纤耦合效率达到915。考虑到工业应用,采用由三片楔形透镜组成的透镜组对分类后的发光单元光束分别进行补偿,测量得到的光纤耦合效率为904,比补偿光束指向性之前的耦合效率提高了约7。

    • Yb∶YAG表层增益陶瓷板条波前畸变数值模拟

      2021, 51(6):766-770. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.012

      摘要 (59) HTML (0) PDF 1.01 M (121) 评论 (0) 收藏

      摘要:Yb∶YAG表层增益陶瓷板条在烧结过程中存在离子扩散行为,导致扩散区域折射率变化,引起波前畸变。本文结合扩散理论,建立表层增益陶瓷板条离子浓度分布、折射率空间分布模型,利用数值模拟的方法分析了扩散行为对静态波前畸变的影响。与传统晶体板条相比,陶瓷板条的离子扩散行为,对于静态波前畸变有一定影响,畸变在λ/10量级。

    • LD双端同向偏振泵浦Tm∶YLF激光器

      2021, 51(6):771-775. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.013

      摘要 (42) HTML (0) PDF 1.49 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于同向偏振泵浦技术,实现了LD双端同向偏振泵浦Tm∶YLF激光器的19μm高效输出。在激光器实际运行状态下,对晶体内温度分布进行了模拟仿真并开展实验研究。实验采用偏振分束器和半波片,使两束不同方向的泵浦光转换为同向偏光振注入晶体。晶体掺杂浓度为3%at,尺寸为3mm×3mm×14mm。激光器采用长度为80mm的“L”形平凹腔。输出镜透过率T=15%,曲率半径R=150。当泵浦功率为4742W时实现了1472W的功率输出。波长为19076nm,线宽为126nm。光束质量为M2x=319和M2y=329,斜效率为3724%,光-光转化效率为31%。

    • >红外技术及应用
    • 基于改进加权核范数的红外弱小目标检测

      2021, 51(6):776-781. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.014

      摘要 (57) HTML (0) PDF 1.07 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统基于鲁棒主成分分析(RPCA)的红外弱小目标检测算法对噪声不敏感,算法运行时间长,鲁棒性不强的问题,提出一种重加权红外小目标图像模型,并用非精确增广拉格朗日乘子法(AIALM)求解。该方法首先将原始红外图像转化为红外块图像模型,然后采用重加权核范数对背景块图像进行约束,较好地保留了背景边缘。针对单纯使用l1范数不能抑制某些噪声或杂波的问题,引入了加权l1范数,进一步增强了目标图像的稀疏性。最后,将红外块图像模型转化为重加权RPCA问题,并用AIALM求解。通过大量实验表明:该算法在抑制背景杂波以及目标检测性能方面要优于其他传统算法。

    • >红外材料与器件
    • 7.5μm小间距铟凸点阵列制备的研究

      2021, 51(6):782-786. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.015

      摘要 (43) HTML (0) PDF 1.05 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外成像系统中,减小像元间距是目前重点发展的主题之一,为了实现小的像元间距,制备高精度均匀化的小型铟凸点阵列是关键之一。针对75μm像元间距,本文通过系列实验和分析,研究了不同打底层尺寸和铟柱尺寸的组合对铟凸点制备的影响,为制备高精度小型铟凸点阵列提供了良好的指导。

    • >光电技术与系统
    • 基于PSD的非接触式二维动态角度精密测量系统

      2021, 51(6):787-796. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.016

      摘要 (47) HTML (0) PDF 1.69 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:非接触式角度测量广泛用于机械制造、精密测量、航空航天等领域。在一种高速振镜的二维角度测试装置中,需要大范围(±10°)、高速率(80kHz)、高精度的非接触式二维角度测量方式,传统的动态角度测量方式都不能满足要求。基于PSD的高速响应特性,设计了光电反射式二维动态角度高精度测量系统,可以取得更好的技术指标。首先,采用高精度的PSD检测器和激光器等光学器件,可以实现高精度、大范围的非接触式角度测量;此外,利用坐标系变换得到二维机械角度与PSD输出二维位移的关系,并通过FPGA和高速AD采集板实现了高速数据采样,利用数字滤波的方法,大程度的降低了系统的噪声;通过数据插值的方法,对测量数据进行矫正,极大的降低了系统的误差,实现了大范围二维角度的系统误差都在较低水平。通过实验测试,系统可以实现±10°摆角范围的测量,采样频率可达到125kHz,噪声达到0001°,系统误差最大0007°。满足了大范围、高速率、高精度的角度测量要求。

    • 大流量人体红外测温筛查方法研究

      2021, 51(6):797-801. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.017

      摘要 (51) HTML (0) PDF 1.05 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先阐述了红外测温筛查的基本概念以及红外测温筛查设备的工作原理;然后针对实际使用中遇到的不足之处,提出了基于动态数据统计的大流量人群测温筛查方法;最后结合高分辨率、大视场的红外测温筛查设备在不同季节进行的实验和实际应用,验证了这种方法在大人流量的场景下的测温准确性。

    • >太赫兹技术
    • 弱沙尘环境中太赫兹波的散射与传输特性研究

      2021, 51(6):802-808. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.018

      摘要 (75) HTML (0) PDF 1.34 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于HITRAN2012数据库,采用三次样条插值算法给出了太赫兹波段沙尘颗粒的复折射率随电磁波频率的变化曲线。采用Mie散射理论,分析了不同粒径沙尘颗粒对太赫兹波的散射及消光特性。基于单次散射假定,研究了太赫兹波在浮尘、扬沙等弱沙尘环境中的散射与传输特性,考虑不同条件下沙尘粒子的谱分布,分析了入射频率、粒径分布等因素对散射及衰减特性的影响。结果表明:在1 THz~4 THz太赫兹波段,单个沙尘粒子的散射及消光特性分布主要由粒子的尺寸参数决定。对于尺寸较小的沙尘粒子,后向散射系数随着尺寸的增加而增大。当粒子尺寸较大处于Mie振荡区时,后向散射系数起伏变化较大。在浮沉和弱沙尘两种天气条件下,沙尘粒子群的统计消光系数随着入射频率的增大具有相似的增大趋势。本文研究结果对太赫兹波技术在应急通信、大气环境监测、风沙探测等相关领域中的应用具有参考价值。

    • >图像与信号处理
    • 层次优化目标与背景的匹配滤波高光谱目标探测研究

      2021, 51(6):809-813. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.019

      摘要 (33) HTML (0) PDF 1.03 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:匹配滤波(MF)算法通过比较待探测像元到目标类和背景类中心的马氏距离来判断目标和背景,但是无法知道高光谱图像背景和目标的相关统计信息,只能做一些假设,导致探测结果不准确。本文在MF探测完成后,设定阈值进行分割,对背景和目标进行重新划分,获取背景和目标的相关统计信息。为了更好地获得两类的统计信息,我们利用迭代的方法逐层次获得两类的统计信息,最后利用MF算法来进行目标探测。在运算过程中为了扩大目标和背景的的差异,增加目标与背景的可分性,向像素中添加零向量来调整像素值。利用两组真实高光谱数据来进行目标探测实验,本文提出的算法与MF算法和一些传统目标探测算法相比,ROC曲线和曲线下方面积AUC的值都得到提高,能够更好地抑制背景和突出目标,表明本文提出的算法能够提高高光谱目标探测的效果和精度。

    • 基于块匹配的激光条纹亚像素中心提取

      2021, 51(6):814-819. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.020

      摘要 (51) HTML (0) PDF 900.30 K (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:线结构光进行三维测量时获取的结构光图像易受噪声干扰,影响了光条中心提取精度,进而限制测量系统精度。为减少噪声干扰,提高光条中心坐标提取精度,提出了一种基于块匹配的光条中心提取方法。通过骨架细化算法初步提取光条像素中心,在每个像素中心周围生成包含其邻域信息的图像块,通过块匹配寻找结构光图像中的相似光条结构,求取具有相似结构的光条中心坐标均值作为最终坐标中心。通过仿真分析和实验验证,该算法能够有效抑制图像噪声影响,提高了光条中心提取精度。

    • 基于SCNN的红外弱小目标检测算法研究

      2021, 51(6):820-824. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.06.021

      摘要 (46) HTML (0) PDF 917.49 K (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了基于结构化特征卷积神经网络(Structural Feature convolution neural network,SCNN)的红外弱小目标检测算法。通过将红外弱小目标结构化特征引入CNN网络中,去除CNN网络的池化层、改变卷积扩展性、并加入分层融合机制,克服了CNN会损失小目标本身的信息和无法检测弱纹理小目标的问题。实验结果表明:本文提出的方法相比同类方法具有更高的检测率,并且对于不同场景具有较强的鲁棒性。

当期目录


年第卷第

文章目录

过刊浏览

年份

刊期

浏览排行

引用排行

下载排行