摘要:不同种类塑料所含元素及含量不同,通过激光诱导击穿光谱技术结合机器学习算法以塑料基体元素(C、H、O、N)的原子及分子光谱峰值强度对7种塑料进行区分,避免了光谱中大量背景噪声及无关元素的干扰,分类时间较短并取得了较好的识别率,同时又以谱线积分强度对塑料进行鉴别,减弱了光谱波动和谱线线型等对分类的影响。实验结果表明利用谱线积分强度对塑料进行区分的识别正确率较谱线峰值强度有所提升。

摘要:在大型结构的加工与装配过程中激光雷达的多站组网测试十分常见,但由于点云数据拼接过程需要统一的坐标系,故环境干扰、站位布局导致的转站误差大幅降低了系统的整体测量精度。为了提高多站组网后点云数据融合的面型测量精度,提出了一种改进型奇异值分解算法。该算法在分析站位布局的基础上,通过在多站之间匀差的方式抑制粗大偏差。对目标函数进行了奇异值分解,并通过最优值完成站位的优化布置。实验采用单点精度001mm的MV350型激光雷达,并对6组不同布站情况进行对比分析。结果显示,本算法的点最大误差为00824mm,点平均误差为00214mm,点测量不确定度为00122mm,均优于未规划的测量结果。其测量综合不确定度最接近单机测量综合不确定度,可见,采用本算法对提升转站精度具有一定价值。

摘要:激光三维成像是空间目标自主交会中相对位姿信息获取的关键技术,线性模式雪崩光电二极管阵列成像具有帧频高、小型化、功耗低等优势,能够适用于星载平台三维成像要求。但是目前国内阵列探测器像元数量有限,需要采用扫描方式提高三维成像分辨率。本文针对光束阵列扫描三维成像方法在空间非合作目标三维成像的应用场景,分析了该成像方法的成像性能。分析结果表明,光束阵列扫描方法能够有效提高LM APD阵列三维成像分辨率,且在能量效率、光束均匀性等方便均有较好的表现。

摘要:对不同热处理的16块纯钛样品进行电子背散射衍射(EBSD)实验获得微观组织信息。用激光超声纵波对样品进行检测,并用集成经验模态分解(EEMD)的方法对激光超声信号进行降噪。最后,提取信号频域衰减系数分别与EBSD实验的平均晶粒尺寸、Turner模型平均晶粒尺寸和对数正态分布1σ区间内平均晶粒尺寸进行拟合,建立纯钛的平均晶粒尺寸检测模型,衰减与晶粒尺寸更近似线性关系,模型的平均误差为12.33、13.32、13.64。且当纯钛的平均晶粒尺寸大小相当时,晶粒尺寸分布对衰减存在影响,大晶粒晶粒数占比较高时,衰减也相应较大。

摘要:薄壁金属粘接结构是国防工业中常见的结构类型,其界面粘接质量无损评价一直是国内外研究的热点和重点。本文基于数字剪切散斑干涉技术,利用四步相移法构建了剪切散斑干涉测量系统,详细分析了铝蒙皮粘接铝合金平板试件上不同粘接质量区域在负压载荷下的剪切散斑干涉条纹和离面位移场。实验结果发现粘接质量高低可通过剪切散斑干涉条纹图疏密程度表征。干涉条纹随着粘接质量增强逐渐稀疏,在局部弱粘情况下会出现类似脱粘状态的条纹分布。此外,本文利用Cohesive单元模拟胶粘层,计算分析了铝蒙皮粘接试件有限元模型在负压加载下离面位移场。数值结果与光测实验结果相吻合,验证了利用剪切散斑干涉技术评价薄壁金属界面粘接质量的可行性。

摘要:为了有效评估出工件内部缺陷的深度,提出了脉冲激光激励和电磁超声换能器接收的非接触式检测方法。分析了超声波的烧蚀激励原理,体波作用于缺陷后的衍射现象,以及电磁超声的接收过程。依据横波衍射理论,当电磁超声换能器处于缺陷正上方时,衍射信号的渡越时间将取得最小值,基于此推导了缺陷深度计算公式并讨论了检测盲区。搭建了工件内部缺陷的激光-电磁超声检测系统,先后测量了内部含有圆孔和不同倾角裂纹的工件试样。在固定激励点的前提下,移动电磁超声换能器,观察信号渡越时间的变化规律,以及分析衍射横波的相位特征。提取衍射横波的最小渡越时间并求得缺陷深度值,其相对误差均在±3之内。实验结果表明,激光-电磁超声检测方法能够有效测量出缺陷深度,可作为接触式压电超声检测技术的一种补充方案,应用于无法满足耦合条件的场合。

摘要:应用于不同领域的超窄脉冲激光驱动器要求输入脉冲宽度极窄,并且大范围内可调。传统的模拟器件可调性差难以满足要求,数字器件例如专用集成电路(ASIC)尽管脉冲宽度可以实现超窄输出,但是大范围内可调不易满足,并且存在可扩展性差,价格昂贵等特点,同样不利于推广。现场可编程门阵列(FPGA)程控性好,因此在脉冲激光驱动器中的数字脉冲源得到了很好的应用,但是传统的计数方法只能实现脉宽为时钟周期倍数的脉冲输出,因此只能应用于对窄脉宽要求不高的情形。为解决上述问题,本文基于FPGA设计了一种应用于超窄脉冲激光驱动器,在50 MHz时钟频率下利用锁相环倍频成多个通道的基准时钟,并分别利用上升下降沿计数器进行计数,再经不同逻辑运算输出的数字脉冲产生方法。最终的数字电路可以产生脉宽2～50ns,步长1ns可调,重复频率1 Hz～1 MHz的数字脉冲信号。最后分析了在高精度锁相环等硬件条件满足的情况下,该方法可以实现亚纳秒脉宽和步长的数字脉冲信号输出,因此具备了很好的可拓展性和前景。

摘要:作为故障多发元件的绝缘子串,其劣化严重影响输电线路安全,为此提出基于无人机搭载红外传感器下的绝缘子串劣化灰度图像识别方法,提升不同光照条件下的绝缘子串劣化图像识别效果。采用无人机搭载红外传感器采集绝缘子串图像,通过灰度级线性变换对图像进行增强,提高图像中绝缘子串与背景之间对比度,利用开闭运算去除增强后图像中非必要存在区域。根据图像二值化变换特征,利用连通区域标记法提取完整绝缘子串图像,采用Hough变换求取绝缘子串倾斜角度,经水平校正及定位后完成绝缘子串劣化灰度图像识别。经实验验证:该方法在不同光照条件下,绝缘子串劣化灰度图像识别效果较好,具有实用性。

摘要:光学系统的装调是决定光学系统成像性能的关键因素,所以对于光学系统装调技术的要求日益增加。在红外光学系统中,中心偏差是光学系统成像质量决定性因素。为了保证镜头组件为共轴光学系统,倾斜偏心与水平偏心应调至最小。本文简述了红外中心偏差出现的原因及几种测量方法,并分析了中波无热化镜头的权重因子,重新设计了中波无热化镜头的机械结构。最后介绍了一种基于红外中心偏测量仪的中波无热化镜头的装调方法。

摘要:由于复合翼飞行器在飞行过程中速度快,对红外目标识别算法的实时性有着更高的要求。针对快速目标识别的迫切需求,本文提出了一种基于改进YOLOv4的红外船舶识别算法YOLOv4 Gd。该算法首先将空间注意力机制与通道注意力机制相结合作用在主干网络CSPDarknet提取出有效特征层上,使得船舶目标的特征占据更大的权重,以此增强神经网络对特征的学习能力。其次,使用深度可分离卷积替换主干网络CSPDarknet的传统卷积,在确保不丢失大量信息的同时极大降低网络的模型参数,提高网络的实时性。引入可学习权重的双向特征融合BiFPN模块,增加网络对不同输入特征层的学习能力及多尺度特征融合能力,最后对主干网络层数进行优化。实验结果表明,优化后的算法在复杂背景、小尺度目标及多目标等应用场景的平均准确率提升了222,同时FPS达到489,为在移动边缘计算平台上实现红外舰船目标识别提供了飞行试验基础。

摘要:焊缝对金属结构的完整性起关键作用,而焊缝表面气孔缺陷是威胁金属结构整体性的缺陷之一。文中将涡流热成像技术与漏磁相结合,实现对人工模拟焊缝表面气孔缺陷的快速检测与全面描述。通过采用数值模拟方法分析了检测区域电磁场分布和温度分布,验证该方法可在检测区域形成相对均匀的电磁场。利用涡流热成像实验平台对不同直径与深度表面气孔缺陷进行实验检测,分析缺陷大小对温度的影响。同时与ICA图像处理算法相结合,减小焊缝边缘效应的影响,进一步增强原始图像中缺陷特征。结果表明:该方法对尺寸较小的气孔缺陷具有较高的灵敏度,可以显著提高焊缝缺陷检测能力,且相对于气孔缺陷深度,缺陷直径对于表面温度影响较大,可利用温度曲线1阶导数峰值更清楚识别不同大小的缺陷。

摘要:分析了注入同质结N on P和液相外延异质结P on N碲镉汞甚长波红外探测器在不同工作温度下的I V特性,并对R V特性进行了仿真计算,对比了扩散电流、产生-复合电流、表面漏电流、带间隧穿电流和缺陷辅助隧穿电流等暗电流对两种器件R V特性的不同影响。

摘要:设计了基于石墨烯/硅纳米线阵列异质结的高灵敏度自驱动光探测器。该探测器中的纳米线阵列为直径约为100nm的周期性结构,表面纳米结构的光捕获效应可以有效地抑制入射光的反射,增加了有效光照面积,增强了异质结的吸收,从而提高了器件的光电检测性能。实验制备出的异质结在±3 V偏压下表现出明显的电流整流特性,整流比为693×105。此外,由于纳米线阵列的光捕获效应增强了探测器在紫外到近红外的吸收,所以该探测器的探测范围可以从紫外到近红外光。在入射波长810nm、光强为90 μW/cm2的光照下,光探测器的光电流响应度可以达到056 A·W-1,光电压响应度达124×106 V·W-1,探测率为118×1012Jones。更重要的是,该器件具有30/32 μs的快速升/降响应速度。

摘要:针对多谱段复合光电设备在调试过程中,同轴目标模拟器存在次镜遮挡、激光红外分时使用、体积大重量重以及装调效率较低等问题,对目标模拟器进行了优化,提出一种新的目标模拟器。采用离轴反射、分光成像方案保证目标模拟器接收、发射的各个波段光线具有高精度的光轴一致性,同时降低目标模拟器本身的装调和标定难度；采用多波段复合激光衰减片方案实现激光/可见光和红外谱段同时工作使用,显著提高调试效率,同时解决了激光散斑的问题,提高了光轴调试精度；最终实现光轴一致性调试精度在1个像素以内。

摘要:相位敏感放大可以改善光通信传输链路的传输性能,是全光信号处理领域中的重要组成部分。本文通过结合一种碳硅原子比为128的富碳化硅,构建了水平双slot结构的硅基波导模型。该模型的色散平坦部分覆盖500nm左右的波段且具有多个零色散点,非线性系数最高可达20000W-1·m-1。通过采用有限元法分析计算其在通信波段的模场分布、色散特性及非线性特性。同时结合结构尺寸优化后的波导模型,建立了在硅基波导中基于四波混频效应的光传输模型,并求解分析了该波导在QPSK信号下的相位敏感特性。仿真结果表明该波导可以实现34dB相敏增益,在片上信号处理领域具有潜在的应用前景。

摘要:在云计算技术与光纤网络不断发展的今天,网络数据不断增加,网络带宽面临严峻挑战。当前应用云计算资源联合最优分配方法对网络链路资源分配的结果较为落后,导致资源分配后网络数据传输扰动量以及带宽阻塞率较高。针对此问题,本文设计光纤网络中云计算资源联合最优分配方法。以网络任务模型为蓝本,构建光纤网络传输模型。将光纤网络传输模型以有向图的形式,完成网络节点传输映射分析。结合光树生成算法,设计云计算资源最优分配算法,完成光纤网络中云计算资源联合最优分配方法设计。仿真结果表明:采用所提方法后网络数据传输扰动量以及带宽阻塞率较低,提升了云计算资源的分配方法。

摘要:光电装备广泛应用于探测瞄准、跟踪制导、光电火控、夜间侦察,是实施精确打击和一体化信息作战的重要手段。光电装备长时间野外使用受振动冲击、环境骤变等因素影响,难免会出现机构卡滞、零部件故障、轴系失调等主要性能指标下降等问题。光学性能检测设备是保证光电装备主要性能指标和作战效能发挥的重要技术手段。简述了外军不同修理层级配备的光学性能检测设备发展现状,提出了适用于光电装备保障的性能检测设备基本设计原则,对宽光谱光学系统结构形式、检测设备环境适应性等关键问题进行了探讨,对军用光学性能检测设备研制与发展有借鉴作用。

摘要:雷达吸波涂层易受涂覆工艺、物理特性和气动应力等因素影响而破坏飞机整体的隐身特性。为评估雷达吸波涂层状态,在紧缩场对涂覆雷达吸波材料的目标展开RCS测量和分析。雷达散射测量系统的测量精度受定标体几何参数精度、测量方法、校准方法、系统稳定性等多种因素影响。在金属球定标体几何参数、场地制造装配精度和安装定位精度等已溯源至国家基准的基础上,针对测量和校准需求,研究了替代置换法的测量校准原理,开展了测量和校准试验,结果表明:在扫频测量基础上,通过时域频域变换、背景矢量对消、时间窗等技术滤除杂波干扰而获取线性度较好的系统校准曲线,用于涂覆雷达吸波材料目标的RCS测量校准,能有效提高测量效率和精度,确保量值一致,满足隐身飞机雷达隐身状态监控和校准需求。

摘要:针对小型、轻量化光通信终端,设计了一种大视场扫描捕获方案,并对该方案中所涉及的光学天线进行了详细研究。这种扫描捕获方案将MEMS反射镜作为伺服控制机构,进行天线指向控制；光学天线采用收发共口径体制,能够将MEMS反射镜的指向范围扩大3倍,且全视场畸变控制在了07以内；最后对这种捕获方案的通信链路功率进行了核算,功率余量46dB,较为充足。本文所提出的方案体小质轻,是无线激光通信领域中较为独特的形式,在无人机、单兵的应急建链、通信中具备良好的应用前景。

摘要:介绍了一种红外焦平面读出电路数字模块的设计方法。数字模块除了包括读出电路所必须的行选和列选信号之外,仅使用一位控制管脚,就可以实现读出电路的开窗、翻转、通道选择、工作方式选择、增益控制、功耗控制等多种功能,这种单管脚输入的设计方法可以有效的避免外围管脚过多带来的噪声等方面的影响,提高大面阵读出电路的稳定性和可靠性。电路设计选用0.18μm的工艺,采用全定制设计方法,阵列规模1280×1024。仿真结果证明电路可以正常实现所设计的功能,适用于大面阵红外焦平面阵列。

摘要:为有效解决红外舰船目标的检测问题,提出一种改进CenterNet的红外舰船目标检测算法。首先使用Mosaic算法进行数据增强,其次使用主干网络ResNet50对红外舰船图像进行特征提取,然后在原有特征图像处理的网络上添加Encoder模块,引入3×3的空洞卷积模块增大感受野,以提高网络性能增强网络的鲁棒性。实验表明,相比于改进之前算法,优化后算法精度提高了6,准确率达98,算法适应性强、准确率高,能够完成检测任务。

摘要:针对传统红外与低照度可见光图像融合后,容易造成目标模糊不清、细节信息缺失等问题,本文提出一种低照度可见光图像预增强与残差网络(Residual Network,ResNet)相结合的图像融合方法。该方法首先利用单尺度Retinex(Single Scale Retinex,SSR)算法对低照度可见光图像进行增强预处理,得到增强的可见光图像。其次,利用ResNet-50分别从增强后的可见光图像和红外图像中提取深度特征。然后,采用L1范数对生成的深度特征进行正则化处理,并通过上采样操作将其分辨率恢复至输入图像大小,得到权重图。最后,使用加权平均策略获取融合图像。实验结果表明,本文算法能更好地保留输入图像的纹理细节和结构信息；使用TNO数据集与现有的三种典型算法对比,该算法融合结果的离散余弦特征互信息(FMIdct)、小波特征互信息(FMIw)、基于噪声评估的融合性能(Nabf)、结构相似度测量(SSIM)四种客观指标总体优于对比算法。

摘要:飞行时间(Time of Flight,ToF)三维成像技术在人工智能领域具有重要的应用价值。间接ToF三维成像是通过向目标发射调制的光强信号,再经过目标反射到相位解调图像传感器获得相位差,通过计算获得目标的深度信息。由于间接ToF成像技术会受到背景界面多次反射产生的多路径干扰,因此在复杂环境中目标物体深度测量数据会受到侧面和背景界面的多次反射的回波信号影响,降低边缘处深度测量的精度水平,因此需要对原始点云数据进行目标提取和多路径去除的预处理。本文针对该问题提出一种多界面场景中基于点云矢量的目标提取方法,能够实现复杂多目标的快速提取和多路径强干扰的去除。首先基于kmeans提出一种FVPkmeans算法,完成目标点云数据的全局全矢量提取处理。再基于K NN提出一种迭代滤波算法,实现局部多路径干扰数据的滤除。通过与其它方法的比较研究,该方法能够有效去除TOF点云目标数据的多路径干扰,目标提取性能提高了40,实验表明本文提出的全局点云数据全矢量目标提取和多路径干扰去除算法能够实现对目标点云数据的无监督学习智能提取与滤波要求。

摘要:红外图像中行人的快速检测一直是计算机视觉领域的热点和难点。针对红外图像行人目标检测算法检测速度和检测精度难以平衡,算法模型体积较大,在中低性能设备中难以部署和实时运行的问题,提出了一种基于YOLO算法的轻量红外图像行人检测方法。在分析了MobileNet v3等轻量网络在YOLO v3算法上的性能和特点之后,该方法提出了引入注意力机制的轻量特征提取网络(CSPmini a)、特征融合模块和解耦检测端分类回归结构三种改进措施,在满足网络模型轻量的情况下保证了一定的检测精度。实验表明,该方法有效的实现了红外图像行人目标检测的准确性和快速性。