摘要:激光陀螺仪因其在转速测量中高精度、高灵敏度的特点,被广泛应用于惯导、地震测量等领域,而大型激光陀螺仪具有更高精度,常被用于测算地球参数。在大型激光陀螺仪或测地激光陀螺仪中主要使用主动式环形He Ne激光器来实现高效率单模激光输出。He Ne激光器为陀螺仪提供光源的质量与电源激励的状态有较大关系,因此对激励电源的研究意义重大。论文首先阐述了陀螺仪中He Ne激光管相关工作要求及其高压直流放电和射频放电两种激励方式的发展概况；然后分别研究了He Ne激光管的高压直流电源电路和射频激励源电路的构成、基本工作原理及其阻抗匹配网络的作用与实现过程,引入反馈控制思想,提高稳流、稳压能力；之后对两类激励方式的优缺点进行了论述,为未来大尺寸高精度激光陀螺仪激励源的研究提供了建议。

摘要:针对点云配准时受原始位姿局限及配准效率、鲁棒性低的问题,提出一种融合曲率信息的点云配准方法。首先,将海量点云进行重心邻近点体素下采样,采用融合曲率信息的提取算法提取特征点；其次,通过三维形状上下描述符进行特征描述并利用改进的随机抽样一致性算法进行粗配准；最后,在具有较好位姿的情况下采用Symm ICP进行精配准。试验结果表明,该算法对于不同位姿的点云数据均保持较高的配准精度。本文提出的算法配准效率优于其他算法,并具有较好的鲁棒性。

摘要:为研究激光毛化坑点的演变,采用脉冲光纤激光设备,以H13模具钢为实验试件进行激光毛化加工。选取激光功率、重复频率、扫描次数以及离焦量作为研究的工艺参数,采用单因素分析法分析毛化坑点特征参数的演变规律,并对毛化坑点周围表面做显微硬度检测。研究结果表明:毛化坑点直径以及深度随着激光功率的增大在逐渐增大,随着重复频率的增大开始逐渐减小；当激光扫描次数增加时,毛化坑点深度一直增大但直径呈现先增大后减小的状态；当增大激光离焦量时,毛化坑点直径随之增大；毛化坑点周围表面显微硬度都有一定的提升。

摘要:果树冠层是果树最先接触大气与光照的部位,也是果树进行光合作用和呼吸的直接通道,与水果的品质、产量息息相关。为了提高农药的利用率,论文利用激光雷达与双目视觉传感器获取果树冠层的特征数据并进行数据融合,用以指导变量喷雾。通过激光雷达获取果树冠层点云数据并对点云数据进行分隔、滤波、匹配等处理后,再对冠层进行重构,从上至下将冠层分为四层,计算每层的相应密度占比；通过双目视觉传感器结合2G R B算法提取果树冠层形态数据,计算出叶墙的像素面积,根据参照物对叶墙面积进行标定,进而计算出四部分叶墙面积(LWA)的真实大小。喷雾系统根据每层的冠层密度、叶墙面积数据,通过PWM控制电磁阀的工作状态实现流量实时可调,完成果树冠层的变量喷雾。与常规连续喷雾相比,变量喷雾的省药率约为2102,减少了药液的浪费。

摘要:由于水下通信信道的复杂性,水下激光通信面临功率衰减和通信距离受限的问题。论文采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型,基于该模型重点研究了海水类型、衰减系数、传输距离、接收孔径对接收光功率衰减的影响规律。结果表明:在纯净海水、远海海水、沿岸海水和港口海水中,随着海水浑浊程度的增加,仿真得到的有效传输距离减少,光功率衰减增加；在文中设定的海水衰减系数下,当海水的吸收系数大于散射系数时,有效传输距离减少,光功率衰减增加；当接收孔径小于光束直径时,接收光功率随接收孔径的增加而增加,当接收孔径大于光束直径时,接收光功率不再随接收孔径的增加而变化。

摘要:为解决金属材料在高温工作环境下进行温度检测时需接触,受限多等问题,使用激光超声技术实现超声非接触式收发,通过对纵波、表面波信号与温度的相关性分析,实现高温工作状态下金属零部件温度的检测。建立20～520℃范围内铝块的激光超声温度检测模型,研究了激光激发的超声纵波、表面波波速与温度的相关性；提出Wigner Ville分布下激光超声能量谱密度最大点的频率移动特征分析方法,研究了激光超声表面波频率与温度的相关性。研究表明:激光超声纵波、表面波波速及频率随温度升高成线性降低关系,且表面波波速-温度关系对温度检测的灵敏度更高。在单位长度1cm范围内,表面波声时随温度变化率为14×10-9s·℃-1,波速随温度变化率为-085m·s-1·℃-1,可以分辨1℃的温度变化,为后续的激光超声温度检测研究提供了依据。

摘要:为了提高980nm激光二极管的光电性能,设计了Al组分内波导正向和外波导反向线性渐变的新型非对称双波导激光二极管。采用一维漂移扩散模型为理论基础,对新结构和传统结构进行了仿真模拟,并对比分析了两者的光电性能。光场分布表明,新结构通过改变波导折射率分布,减少了高阶模式数量,改善了基模的单模特性。能带排列表明,新型非对称双波导结构显著提高了电子和空穴泄漏的势垒,阻挡了载流子泄漏,增强了有源区的载流子限制能力,从而降低了有源区载流子浓度,提高了器件的内量子效率。与传统波导结构对比分析表明,新型非对称双波导结构激光二极管的阈值电流下降了2765,工作电压降低了1524。在注入电流为5 A时,输出功率达到536W,电光转换效率达到7806。设计的新型波导结构提高了980nm激光二极管的光电性能,对研发高性能激光二极管具有重要的理论指导意义。

摘要:为指导全新的吸附反应外延技术ARE(Absorption Reaction Epitaxy,ARE)设备红外热源的设计,分析在真空腔室中红外管阵列的热流分布。通过对灯管阵列灯管数量、灯管间距、灯阵与硅片之间距离等设计参数。采用COMSOL Multiphysics软件进行仿真模拟,研究了以红外为热源的设备腔室及硅片温度场分布情况,实测硅片表面温度及均匀性与仿真基本吻合。结果表明在保证源在硅片表面良好扩散效果的同时,当灯管阵列灯管长度为200mm,数量为11根,间距10mm,距离硅片15mm时硅片表面温度不均匀度达到0683,满足红外加热吸附反应外延工艺需求,可为ARE红外热源及腔室设计提供参考。

摘要:目前在深度学习领域很少以天然气泄露图像为数据进行研究,本文使用甲烷红外图像训练的卷积神经网络(VGG16)来实现泄露检测。另外,针对泄露的甲烷气体与背景图像存在相似性的问题,使用U2 Net图像分割网络代替背景建模方法来提取泄露气体区域。通过迁移VGG16网络模型结构和卷积层参数,在卷积层和激励层之间加入BN层以提高训练速度,将最后一层池化层替换为基于最大池化算法的动态自适应池化方法以提高检测精度。将改进的VGG16神经网络对分割的红外图像进行训练并与其他卷积神经网络进行对比,使用准确率,精准率,召回率和F1score来对模型进行综合评价,其表现效果最好。与现有的检测方法进行对比,所提出的检测方法准确率更高。该检测方法能够实现高精度泄漏检测,满足天然气泄露检测准确性的要求,且模型具有较好的泛化能力和鲁棒性。

摘要:为提升目标检测任务在复杂环境下的识别效果,提出了一种基于特征融合的红外与可见光目标检测方法。该方法首先采用并列的卷积神经网络分别提取红外和可见光特征信息,并利用通道和空间注意力机制提升有效特征的权重；其次,为充分利用红外和可见光特征进行信息互补,设计了特征自适应融合结构,以自主学习方式将红外与可见光特征以最优方式加权融合；最后,针对不同尺度目标,通过交替采样方式充分融合深层和浅层特征,保障各维度目标检测效果。通过实验表明,所提方法可以充分利用并融合不同模式、尺度的目标特征信息,实现目标准确识别及定位。同时,在实际电网设备检测中,该方法也体现出较优的鲁棒性和泛化性。

摘要:采用液相外延技术生长了InAs基室温红外探测器件材料,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析了外延材料表面形貌、截面形貌与晶格失配的关系。分析发现,不恰当的晶体晶格常数匹配度会导致材料表面形貌变差,降低材料的结晶质量,晶格失配在022左右的InAs基外延材料表面形貌较好,缺陷少,晶体质量较好。在此基础上,成功制备出室温探测率D*为68×109cm·Hz1/2·W-1的InAs基室温中波红外探测器,这一性能与国际上红外探测器领军企业美国TeledyneJudson Technologies和日本滨松株式会社的商用InAs基红外探测器性能处于同等水平。

摘要:II类超晶格材料相对较小的吸收系数限制了超晶格焦平面探测器的探测性能,通过在焦平面背面镀制增透膜,可有效提升器件的量子效率。研究采用仿真计算,设计了GaSb基InAs/GaSb超晶格探测器的多层背增透膜结构,并在GaSb衬底和超晶格焦平面探测器上进行了制备,实验结果验证了该薄膜具有提升探测器响应性能的作用。

摘要:光电稳定平台被广泛应用于火控、侦察、制导等武器系统中,具有提供重要的态势感知、监视、瞄准和搜跟能力。随着光电技术的发展,光电稳定平台变得更加精准和轻便小巧。MEMS陀螺具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、测量范围大的优点,使其已经成为小体积、低成本光电稳定平台的首选惯性传感器。但在光电稳定平台设计时,选用MEMS陀螺和陀螺滤波处理就成了首要的问题。本文首先介绍了基于Allan方差评价MEMS陀螺随机漂移误差的方法,描述了4种常用的陀螺滤波算法,然后基于Allan方差详细地分析了这几种滤波器的应用特性和滤波器参数对滤波性能的影响。可以看出,使用Allan方差可以很好地评估MEMS陀螺和滤波器性能,指导陀螺滤波器选型和滤波参数配置,该评估方法可有效地解决光电稳定平台设计阶段的陀螺选型和滤波器选型。

摘要:针对目前激光光束发散角测试速度慢,实时性差的问题,提出采用两个面阵CCD同时测量激光远场区域两个不同位置的光束宽度,用两点拟合的方法计算激光光束发散角的方法。该方法装置简单,可快速实时准确地测量激光光束发散角。测试结果表明,系统测量误差<01mrad,重复测量误差均±1之内。该测量方法研制的仪器成本低、测试效率高、便于携带,适合设备生产现场和空间有限的快速实时检测需求。

摘要:光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的温度与应变交叉敏感问题在实际工程应用中至关重要。本文提出了一种采用级联FBG的法布里-珀罗(FBG Fabry Perot,FBG FP)传感器进行温度与应变同时测量的方法。级联FBG阵列由氩离子紫外激光器基于相位掩模板方法制作,其形成的FP干涉峰和光栅反射谱包络可以实现温度与应变的解耦。在不同的温度条件下,由FBG FP反射谱包络10dB带宽所对应中心波长值可得FBG FP的温度灵敏度系数为95 pm/℃。分别在无应力、有应力且恒温条件下,通过解读FP干涉峰的波长变化得到该级联FBG FP的温度和应变灵敏度系数分别为91 pm/℃和103 pm/με。实测的温度与应变值可由干涉峰波长、反射谱包络与温度、应变的函数关系求得。结果表明该FBG FP可以实现温度与应变的同时测量。

摘要:为解决目标热红外伪装效果评价主观性强、量化分析不全面等问题,综合提取了温度、纹理、形状及统计4类一级指标,并细分提取10个二级指标,建立评价指标体系。针对多属性决策问题权重难以客观确定的缺陷,运用PCA对评价指标进行主成分分析,降维处理后选取影响热红外伪装效果的主成分因子,计算综合分值并排序。利用该算法对在不同时间和背景下的坦克模型热红外伪装效果进行评价,结果表明该算法对目标热红外伪装效果评价行之有效,可为指挥员判别热红外伪装方案优劣提供决策参考。

摘要:在大功率激光对光电探测器干扰机理基础上,提出了激光干扰效果反演激光干扰能量的方法,对激光干扰饱和面积反演激光干扰能量的进行理论推导,证明了方法的合理性。在干扰实验和理论分析基础上,给出了激光干扰效果反演激光干扰能量的使用条件,本方法可克服激光大气传输理论计算误差大、空间测量成本高、动态测量技术实现难等问题,为不具备干扰激光能量监测的场景提供了新的干扰激光能量获取途径,具有较好的应用前景。

摘要:针对空间激光通信光学系统在800±5nm和1550±5nm收发效率大于98的要求,采用Essential Macleod膜系设计软件结合物理气相沉积设备,在微晶玻璃上完成了空间激光通信光学系统中近红外反射膜的研制。提出行星夹具补偿挡板的修正方法,可将口径300mm基片的薄膜厚度均匀性提高至99。利用Lamda1050光谱仪测试了反射镜的光谱曲线,结果表明所研制的膜层在800±5nm和1550±5nm处反射率均值分别为993867和991717,满足技术指标要求。对实验样品开展了面形、附着力和高低温等环境适应性试验,试验结果满足空间激光通信光学系统使用要求。

摘要:在红外图像去噪任务中,由于真实的红外噪声图像难以大量获取,而使深度学习算法高度依赖于人工合成噪声,无法很好地去除真实的红外噪声。本文提出一种基于域自适应的红外图像去噪算法,包括一个图像转换模块和两个图像去噪模块。首先利用图像转换模块将合成红外噪声图像和真实红外噪声图像相互转换,然后将转换后的图像和原图像作为去噪模块的训练数据,采用一致性损失函数使两个图像去噪模块产生一致的结果,最后将训练后的去噪网络框架用于红外图像去噪任务。实验表明,本文提出的算法与BM3D、DnCNN和ADNet算法相比在合成红外噪声数据集上有更高的指标数值和更好的视觉效果,在真实红外噪声数据集上有同样优秀的去噪效果。证明了该算法具有良好的泛化能力,能够在真实噪声下恢复清晰的红外图像。

摘要:针对传统多尺度变换融合方法不能有效保留红外图像中热辐射信息及高对比度特征,本文提出了一种基于目标增强多尺度变换的红外和可见光图像融合算法。首先,对可见光图像进行预处理,自适应地提高其对比度。其次,对红外和可见光图像分别使用拉普拉斯金字塔(LP)分解为高频以及低频分量。然后,使用分解后的红外低频信息确定低频段融合权重,并引入参数λ控制融合图像中红外信息比例。最后,使用拉普拉斯金字塔逆变换重构融合图像。实验结果表明,所提出的方法可以生成具有明显突出目标和丰富细节的融合图像,并在主观视觉和客观指标上具有更好的表现。 中图分类号:TP391.41文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1001-5078.2023.03.020 收稿日期:2022-03-25;修订日期:2022-05-30

摘要:文章研究无人机搭载视觉传感器沿指定路径自主循迹飞行,针对如何统一确定不同形状路段的目标路径点序列的问题,提出基于无人机速度在图像中投影的矢量与无人机重心指向各候选路径点矢量的最小夹角确定目标路径点的方法。首先从采集的图像中提取出的路径区域,从图像层面提取路径的中间线,将图像栅格化并分别计算各栅格里路径中间线的中心点的坐标；然后计算图像中无人机速度矢量投影与无人机重心到各路径中心点矢量的夹角,在约束范围内选取最小夹角对应的中心点作为局部目标点。设置了包含不同形状拐角的路径,检验无人机飞行过程中采集图像的处理方法和路径引导算法结合的有效性,飞行结果表明提出的方法能够满足无人机的循迹飞行要求,轨迹偏离误差小于01m。

摘要:为实现对光束近场强度分布不均匀或低信噪比场景中的高精度波前测量,分析了低信噪比情况下,在基于夏克-哈特曼波前传感器的自适应光学系统中,分别使用基于归一化互相关因子的相关算法与目前常用的自适应阈值灰度质心法时,信噪比对质心探测精度及后续波前复原精度的影响。通过数值仿真与实验对比,证明了基于归一化互相关因子的相关算法在不同光强条件下的波前测量结果一致性与准确性都高于自适应阈值的灰度质心法,其可为自适应光学系统在像差探测能力上提供更高的准确性与鲁棒性。针对基于归一化互相关因子的相关算法计算量较大,软件计算实时性较差,难以满足工程实用需要的问题,提出了一种基于算法实现优化与多级并行计算的加速方法,对448单元子孔径的夏克-哈特曼波前传感器可实现每秒上千赫兹的计算速度,可满足大部分自适应光学系统波前探测实时性的工程需要。