摘要:可饱和吸收体激光器具有输出功率大、峰值功率高的特点,在军事、加工、医疗和科学研究领域有广泛的用途,常用于测距、电子器件微加工、大气检测、光谱研究、外科和眼科手术、等离子体诊断、脉冲全息照相以及激光核聚变等方面。近年来,将钙钛矿结构的材料作为可饱和吸收体的激光器比较少,但钙钛矿材料凭借其优异的光电性能作为可饱和吸收体在激光器领域有着出色的表现。本文综述了使用钙钛矿可饱和吸收体的激光器研究进展。最后,对钙钛矿可饱和吸收体激光器在2μm领域的未来发展进行了展望。

摘要:针对Ni60+NbC+h-[KG-*9]BN@Cu复合涂层开裂行为明显,硬度、耐磨性不足等问题,利用Y2O3的化学活性强、原子结构特殊的性能,采用激光熔覆技术在45钢表面制备了添加不同含量Y2O3的镍基涂层。使用着色探伤试验检测涂层的裂纹数量,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备,系统地分析并研究了不同Y2O3含量对熔覆层的物相组成、微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明:Y2O3的添加,起到了消除涂层表面的裂纹的作用,一定量的Y2O3可完全消除裂纹缺陷。不同Y2O3含量的涂层的相组成没有发生明显变化,主要由Ni Cr Fe、FeNi3、M23C6、M7C6、NbC、CrB、h BN、Cr2Nb组成。Y2O3的添加提高了形核速率,明显细化了熔覆层的显微组织。当Y2O3的质量分数为1时,熔覆层的显微硬度为770 HV10,摩擦系数为03,磨痕宽度为0322mm,相比于未添加Y2O3的熔覆层,硬度提升了184,摩擦系数减小了01,磨痕宽度减小了0084mm。研究结果为制备性能优良的镍基复合涂层提供了参考。

摘要:剪切散斑干涉技术通过测量物体表面变形来推断其内部缺陷,具有高灵敏度、检测范围广、精度高等优点,是一种极具潜力的复合材料无损检测技术。目前缺陷识别主要采用人工方式,而人工识别不但检测效率低且受到专业性限制。为了提高剪切散斑干涉无损检测方法中的缺陷识别精度和效率,本文提出基于深度学习剪切散斑干涉缺陷识别方法。利用高精度四步相移技术获取剪切散斑相位条纹高质量成像；引入了应用广泛的YOLOv5和Faster R CNN目标检测算法,通过实验采集了大量的缺陷图像,分别用YOLOv5和Faster R CNN两种算法获得训练模型。然后将这两种模型分别应用于剪切散斑干涉无损检测中的复合材料缺陷检测。最后,实验从检测速率和检测精度方面对模型识别效果进行了对比分析。实验结果表明,激光剪切散斑干涉技术结合深度学习的方法能有效地实现剪切散斑干涉无损检测的缺陷自动识别,Faster R CNN和YOLOv5的检测速率分别能达到11 f/s和50 f/s,并且两种深度学习算法的平均精度均能达到92以上,验证了提出方法的可行性。

摘要:针对传统点云配准中存在配准精度低、耗时长的问题,提出一种邻域多维度特征点结合相关熵模型的点云配准方法。首先根据邻域点的加权投影信息、表面曲率和法向量夹角提取特征点；其次用二值化的方向直方图描述子(B SHOT)进行特征描述与匹配,然后利用刚性距离约束剔除误匹配,并通过随机采样一致性算法获取初始变换矩阵；在精配准阶段,以点到面的距离为准则双向搜索对应点,并通过多种几何特征约束剔除误匹配点对,最后迭代最大相关熵模型的目标误差函数完成精配准。实验结果表明,本文算法比迭代最近点算法(ICP)的配准精度提高了15～97、配准效率提高了约90。

摘要:相干激光通信因其具有高通信速率、复杂编码格式、极高灵敏度,已成为星间高速数据通信的重要技术之一。本文设计了一种QPSK空间相干激光通信系统链路,给出发射端二进制电信号到激光载波相位的调制映射表,和接收端激光载波相位到二进制电信号的解调映射表。对设计的空间相干激光通信系统链路进行数字化仿真,以星座图的EVM作为核心指标衡量系统性能,仿真分析接收端入射光功率、接收端光放大器噪声系数等因素对EVM的影响。根据仿真结果搭建相应通信链路,在输入光功率为-45dBm、-485dBm时,经测试得到相应星座图EVM分别为178、244,与仿真结果较符合。

摘要:现有基于深度学习的点云分类网络通常无法有效利用点云特征间的相关信息,并且存在鲁棒较低的问题。为了提高点云分类网络对有效特征的提取能力,增强模型鲁棒性,本文提出了一种结合偏移自注意力机制和残差连接的点云分类网络。首先在PointCNN基础上引入偏移自注意力模块,更好地关注于有效特征；然后引入残差网络的思想,在注意力层增加残差连接,将残差连接和注意力层的输出特征进行融合形成点云特征；最后使用多层感知机对点云特征进行分类。将本文模型与PointNet、PointCNN、DGCNN等其他点云分类模型在ModelNet40数据集上进行对比实验,结果表明本文网络的分类效果更好,获得了最高的分类准确率929,相比于PointCNN提升了07。在鲁棒性实验中,本文网络相比于PointCNN,在稀疏点云上的总体分类准确率提升了24,在噪声点云上提升了116,表明本文网络具有更好的鲁棒性。

摘要:风切变是风矢量在水平或垂直方向发生改变的自然现象,严重危害飞行器的起飞和降落。针对现有F因子、单斜坡等风切变检测算法存在的虚警率过高或漏警问题,本文提出一种基于斜坡改进的激光雷达风切变预警算法,应用最大最小值代替传统算法的斜坡首尾风速差,并计算每个斜坡的能量变化,弥补了现有F因子算法虚警太高、斜坡算法会产生漏报的不足,为机场风切变预警能力的提升提供了有效解决途径。香港国际机场实测数据验证了算法的有效性与准确性,原始斜坡取400m时斜坡改进算法最好,此时给出的风切变发生范围最精确,能为飞机安全起降提供有效的危害预警手段。

摘要:研究基于改进U Net网络的接地网图像超像素分割方法,提升红外图像超像素分割效果。通过主成分分析法降维处理接地网腐蚀红外图像；利用Turbopixel超像素分割法分割降维后的红外图像,获取数个超像素区域；在全卷积U Net网络内添加可变形卷积与重构上采样卷积,并利用反向传播算法,优化网络参数,建立改进的全卷积U Net网络结构；在改进的全卷积U Net网络内分割获取的数个超像素区域,输出红外图像超像素自动分割结果。实验证明:该方法可有效降维处理接地网腐蚀红外图像,实现红外图像超像素分割,分割后的红外图像边界清晰；在不同分辨率时,该方法的Dice相似性系数较高、Hausdorff距离较低,具备较高的红外图像超像素分割精度。

摘要:提出了一种智能型红外焦平面电路液氮成像系统,系统采用UART转SPI数据传输,上位机VB软件开发SPI配置界面,可提高SPI寄存器批量配置效率和准确率,减少外界干扰产生误码和乱码情况,并结合FPGA、自研的IRCamExpert CETC图像处理软件和图像采集卡搭建软硬件成像系统,本系统具有红外视频图像在线监测和多芯测试能力。本文进一步提出了基于单片像元级ADC的背景减除、盲元补偿、非均匀性校正、开窗、像素合并、空间滤波、图像均衡变换、时间延迟积分多种图像算法和总体算法结构,并通过对一款640×512阵列的智能型红外焦平面电路进行测试,验证了单片红外焦平面多功能图像算法,并实现了系统对智能型红外焦平面全参数的性能评估。采用像元级进行图像处理的方式,降低了采用算法级进行后续图像处理的难度,减少了图像处理算法消耗的资源。多功能图像算法为智能型红外焦平面的工程化应用提供了新技术途径。

摘要:介绍了一种既可以实现快速启动又能够维持长时间小流量工作的锥形自调式J-T制冷器,可以广泛应用于制导导弹中红外焦平面探测器组件的制冷。该J-T制冷器采用微型波纹管作为自调机构,具有成本低、适应范围广等特点。与探测器杜瓦组件进行耦合试验,结果表明在50 MPa氩气气源条件下,芯片降温至100K所需时间≤5s。

摘要:随着红外焦平面探测器技术日趋成熟,由多片红外探测器组成更大规模探测器的需求也更为广泛。红外探测器往往采用多片拼接结构,达到扩大探测器阵列规模的目的。从2×2,3×3到4×4甚至更大规模的拼接结构,其拼接设计的核心均为封装结构设计。在封装结构设计中,如何进行电学引出设计,也是设计中非常重要的一个环节。文章介绍了一种红外探测器拼接结构的封装电学设计,首先介绍拼接结构的概况,然后介绍为满足该种结构的电学设计采用的结构方案,最后介绍针对该种电学设计结构方案进行的电学布线设计。

摘要:本文对不同梯度区高度的VGF法温场生长碲锌镉(CdZnTe)晶体过程进行了稳态和非稳态仿真模拟分析。研究发现,晶体生长等径初期界面凸度随着梯度区高度的增加而减小；等径末期界面凸度受梯度区高度的影响不大；界面的凸度与固液界面温度梯度变化率正相关。非稳态模拟结果显示,现有变温条件下,晶体生长过程中固液界面凸度存在先增大后减小的趋势,趋势转变点接近梯度区高度中点；界面形状的变化趋势受固液界面上生长速度分布直接影响；对比而言,10cm高的梯度区更容易实现前中期固液界面凸界面的获得,利于形成高单晶率CdZnTe晶体。

摘要:为了研究采样响应对光电成像系统生成图像的质量的影响,本文提出了将规范图像作为输入建立封闭的模型来分析采样响应的方法。首先给出了规范图像的定义并得到了USAF 1951规范图像的数学模型,然后分析了光电成像系统的采样响应过程和采样响应函数,最后讨论了USAF 1951规范图像在不同条件下的采样响应结果。研究结果表明:当采样前MTF截止频率、采样频率与采样后MTF截止频率之间的关系不同时,采样响应对像质的影响不同；当采样频率与采样前MTF截止频率满足一定的条件时,可在图像模糊与混叠之间取得平衡。

摘要:为了实时获取井下车辆位置与速度等状态信息,提出了一种基于光纤感知阵列的监测网络。根据巷道方向构建了光纤传感网络的等效矩阵,设计了多目标车辆状态参数的反演算法。采用MATLAB仿真分析了巷道曲率与距离分辨率的函数关系,得到了在x和y方向上FBG间隔为40m和30m时可满足距离分辨率优于20m的结果。实验对A、B、C三种类型车辆进行测试,速度为5km/h、10km/h和20km/h。结果显示,测试精度会随着测试距离长度的增加而趋于稳定,位置误差介于04～06m。巷道曲率对位置误差的影响较小且具有线性特征,可通过线性标定消除。

摘要:并行多路数字光模块在短距离光通信中有广泛应用,并行多路数字光模块的电芯片、光芯片大都采用裸芯片,针对非气密封装会使裸芯片暴露在空气中导致氧化、可靠性不高的问题,本文提出了一种全气密封并行多路数字光模块的设计方法,采用LTCC基板四周设置焊环及管壳设计环框的新型结构,实现了数字光模块基板与管壳的直接焊接,从而实现了并行多路数字光模块的全气密性设计,解决了数字光模块非气密封设计难题。以12路收发一体数字光模块为例,本文不仅介绍了并行多路数字光模块的设计原理、并行多路光路耦合的设计方法,而且给出了全气密封并行多路数字光模块的完整结构和实现方法,试验表明,气密性(最大漏率)为5×10-9P·m3·s-1。本文提出的设计结构对并行多路数字光模块的全气密性设计具有重要的参考价值。

摘要:激光对成像跟瞄设备的干扰效应研究是当前的一个热点,目前国内采用超连续谱激光对可见光成像跟瞄设备干扰的研究较少。本文主要采用白光光纤激光器产生超连续谱激光,对不同模式下的可见光成像跟瞄设备开展辐照实验,得到了不同工作模式下跟瞄设备探测器干扰阈值数据,通过拟合得到了探测器饱和像元数与干扰激光功率密度之间的数学关系式,并对跟瞄设备不同工作模式下的实验结果进行了分析比较。实验结果对超连续谱激光干扰装备的论证、设计具有一定的参考意义。

摘要:本文基于仿真计算方法,研究高重频激光对多激光制导武器的干扰机理。发现重复频率与波门宽度是影响总干扰有效概率的主要因素,干扰反应时间与激光制导信号样式对总干扰有效概率的影响较小,重复频率取整数值则会增大干扰有效概率的不确定性。针对性提出了 “一对多”干扰、提前干扰、重复频率避免取整数等改进措施,研究结论可为提升高重频激光对多激光制导武器干扰效果提供参考。

摘要:基于压缩感知理论的关联成像是用与信号的稀疏表达基不相关的测量基,对信号作投影测量再利用测量矩阵和探测数据通过计算成像的方式重构高光谱图像,因此使用压缩感知成像系统进行光谱成像时必须通过标定获取其测量矩阵。本文搭建了一套高光谱关联成像标定系统,通过干涉截止滤光片完成了高光谱关联成像标定系统中薄膜器件的设计。选择K9玻璃作为基片材料,五氧化二钽(Ta2O5)和二氧化硅(SiO2)为高、低折射率材料。根据光学薄膜基础理论,结合Essential Macleod膜系设计软件实现了膜层的设计,在OZZSQ900型箱式真空镀膜机上完成了薄膜的制备,采用Lamda1050分光光度计测试在350～380nm范围的反射率为9961,400～740nm范围的反射率为098,该研究具有重要的实际意义和工程价值。

摘要:为了避免在低温环境(≤-40℃)下对红外镜头的成像的质量造成影响,设计一款径向的柔性支撑结构。基于ANSYS对整机结构进行热-结构耦合分析,得到整机结构的云图,通过matlab编程,利用zernike多项式拟合镜面面型,验证添加柔性支撑结构后的透镜性能。随后对柔性支撑结构的尺寸作进一步优化。从结果来看:以第一块透镜为例,当镜头处在-40℃温度时,安装柔性支撑结构后,透镜X、Y方向最大变形量降低了约286和274,等效应力降低了约226,计算得到zernike多项式系数以及PV和RMS值的数据表明,透镜在安装柔性支撑结构后畸变程度有明显降低。最后对上述提出的柔性支撑结构进行尺寸优化后,优化后,X、Y径向变形量降低约10和13,等效应力降低约18,满足设计红外镜头的设计要求。

摘要:红外焦平面列级数字化技术是一种将模拟信号通过列级数字化技术最终实现读出电路数字信号输出的技术,不仅对外部的噪声具有很好的抗干扰能力,同时可以有效避免外部电子电路的非线性。由于不受像元面积限制及其优异的性能,列级数字化技术正在成为红外焦平面数字化技术一个重要的发展方向。本文主要介绍了主流的列级数字化技术。

摘要:传统的双目视觉模型基于特征对左右画面进行匹配,但当画面中出现多个高度相似且表面特征不明显的目标时,无法通过特征进行有效匹配。针对上述问题,本文采用基于特征和空间位置的方式进行目标匹配,并根据人类双眼锁定目标时,目标始终处于视野中心位置的原理,选择舵机来控制摄像头光轴会聚于目标,建立了一种基于会聚型双目立体视觉的测距模型。该模型能够通过控制舵机使摄像头自动汇聚于目标,并实现测距功能。理论推导及实验研究验证了该模型的可靠性及一定的实用性。

摘要:为解决钢轨轮廓检测中标定平面和激光平面不重合、钢轨轮廓难以动态匹配的问题,制作了一种阶梯型标定板,并提出基于Harris SIFT和改进RANSAC算法的钢轨轮廓匹配方法。首先设计制作一种阶梯型钢轨轮廓标定板,能直接标定激光平面,避免了实际应用中标定平面与线激光平面不完全重合的问题。标定过程中采集最佳控制点,通过多项式变换和双线性插值进行图像校正,然后通过Harris SIFT算法进行轮廓粗匹配,大大缩短了匹配时间,最后利用改进的随机抽样一致算法(RANSAC)进行轮廓误匹配滤除,实现了轮廓精匹配。实验结果表明,图像标定时,相对于棋盘格标定板,校正误差减小0042mm；轮廓匹配时,相对于传统轮廓匹配方法,改进后的轮廓匹配算法匹配运行时间快,正确率达100。

摘要:为提升机器人对电缆隧道场景的环境感知能力,提出了一种适用于电缆隧道场景的实时语义分割网络。使用Transformer结构提取图像全局语义信息,同时使用卷积神经网络捕获图像局部细节信息,将二者结合增强图像分割精度。同时,针对机器人以及隧道特点,将语义分割结果转化为机器人前方目标信息以及机器人偏离情况信息,辅助机器人导航避障。实验结果表明,所提出的网络在公共数据集Cityscapes、CamVid上平均交叉联合度量分别为772、768,相比BiSeNet分别提高了88、81,并能较好地适应于实际电缆隧道环境中,提供有效的场景感知信息,实现自主避障。