• 2019年第12期文章目次
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    • >激光应用技术
    • 基于双窗全相位FFT的激光多普勒频率提取与校正方法

      2019, 49(12):1395-1401.

      摘要 (46) HTML (0) PDF 1.26 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对于激光多普勒信号解算中存在的频谱泄露以及栅栏效应等问题,将性能更优异的汉宁自卷积窗(HSCW)以及全相位频谱分析(apFFT)运用于多普勒信号的短时傅里叶变换(STFT)中,并且通过双谱线法对所获得的频谱进行了校正。理论与仿真表明,双汉宁自卷积窗(HSCW)apFFT比传统apFFT更能抑制旁谱泄露,并且相对于传统FFT,双HSCW窗apFFT所提供的的频谱位置与幅值能够更好的满足双谱线校正法频率校正的要求。通过将该种算法应用于高冲击下加速度传感器的校准系统中,实测结果表明,其解算结果与标准传感器的加速度峰值误差在1 %左右。

    • 层状二硫化钼纳米薄膜的制备、表征及其超快特性研究

      2019, 49(12):1402-1407.

      摘要 (18) HTML (0) PDF 1.28 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:二硫化钼(MoS2)以其可调谐的带隙、较高的调制深度和较宽的吸收波段等优异的光学特性,在超快脉冲激光器领域具有广阔的应用前景。本文采用锂离子-插层法获得了MoS2纳米片溶液,并制备了优良的MoS2纳米薄膜作为可饱和吸收体(SA)。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对MoS2纳米薄膜进行了系统的表征分析,结果证明制备所得的MoS2纳米薄膜是少层片状二维结构。随后,将MoS2纳米薄膜作为全固态脉冲激光器的光学器件,放置于长度为85 mm的直线型谐振腔中,得到了1064.5 nm的稳定被动调Q脉冲输出。实验中,当吸收泵浦功率为11.46 W时,获得了最大平均输出功率为216 mW,输出脉宽为300 ns,重复频率为1040 kHz的超短脉冲激光,其单脉冲能量为0.21 μJ,脉冲峰值功率为0.7 mW。

    • 激光诱导击穿光谱结合GA-BP-ANN检测炉渣中

      2019, 49(12):1408-1413.

      摘要 (20) HTML (0) PDF 1.07 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:以激光诱导击穿光谱技术为基础,通过击穿炉渣中等离子体来获取炉渣光谱图,将遗传算法与BP神经网络进行结合,通过遗传算法对神经网络的权值和阈值进行优化建立基于遗传神经网络模型,对炉渣元素光谱图中的Ca元素含量进行定量检测,测得5种Ca元素#1、#2、#3、#4、#5的质量分数为29.4 %、40.37 %、37.13 %、43.88 %、38.68 %,并计算检验样本相对误差分别为4.7 %、5.2 %、5.8 %、4.1 %、3.3 %,相对误差均在6 %以下,检测精度明显优于BP-ANN方法和光谱分析中常用的自由定标法,表明基于遗传神经网络对炉渣进行定量分析具有更好的检测效果。

    • 由粗到精的机载点云建筑物屋面分割

      2019, 49(12):1414-1420.

      摘要 (17) HTML (0) PDF 1.91 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:机载激光雷达技术在城市三维建模中得到越来越广泛的应用,建筑物屋面分割在三维建模中是一项至关重要的环节,提出一种由粗到精的建筑物屋面分割算法。首先使用具有先验知识的低秩子空间聚类框架的法向量估算方法估算每点的法向量及平面方程;再依据法向量一致性以及点到面的距离进行约束实现屋面粗分割;选取粗分割中包含点数最多的一簇点集拟合平面,从未精分割的点集中提取所有满足该平面方程的点集,再将点集投影到该点集拟合的平面上,在投影平面上实现对屋面的精分割。对剩余未分割的点集重复粗分割与精分割步骤,直至将所有屋面提取完毕。使用多种结构不同的建筑物屋面验证本文方法,同时与其他三种算法进行比较,结果表明相比较于其他三种算法,本文算法均能精确、完整地分割出建筑物各屋面,不存在错分割、漏分割的现象。该方法可以精确提取结构不同的建筑物屋面,为后续建筑物建模提供准确的面片。

    • >激光器技术
    • 紧凑型高峰值功率高光束质量百皮秒激光器技术

      2019, 49(12):1421-1424.

      摘要 (15) HTML (0) PDF 1015.37 K (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了一种LD泵浦的紧凑型、高峰值功率、高光束质量、稳定性好的百皮秒激光技术。采用LD端面泵浦微片激光器(Microchip Laser),通过优化激光工作物质的掺杂浓度、长度、透过率和耦合系统等光学参数,在工作频率为100 Hz时,获得了脉冲宽度为297 ps,峰值功率≥80 MW,光束质量为M2=1.4,能量不稳定性0.02 %的单纵模激光输出。

    • 相变直冷高功率光纤激光器

      2019, 49(12):1425-1430.

      摘要 (31) HTML (0) PDF 1.31 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:通常,高功率光纤激光器采用如水冷、风冷等传统散热方式,往往无法满足实际需求(水冷体积重量大,风冷散热不足),进而导致激光器不能满足一些特殊应用。文章利用相变储能的特性,采用相变制冷方法,对全光纤激光器热处理进行了理论分析与实验研究,实现了工作波长1080 nm,最大输出功率409 W的连续光纤激光输出,光-光转换效率80 %,有效减小了体积、重量,为高功率光纤激光器的热管理提供了新方法。

    • 三波长自由切换激光系统

      2019, 49(12):1431-1435.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 1.09 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对工程应用中对多波长激光源的使用需求,提出了一种可自由切换三种波长输出的激光系统。高稳定、高光束质量抽运源通过由电光晶体和偏振分光棱镜组成的波长切换装置,实现首次波长切换;光参量振荡器输出的闲频光和信号光通过由机械调控的光学陷阱实现二次波长切换;再采用光路折叠和合束镜多波段镀膜技术,最终实现共光路三波长激光自由切换输出。当抽运功率为14 W时,信号光和闲频光功率超过5 W,光光转换效率为35.9 %。三种激光的输出功率不稳定度均小于2 %。两次波长切换都可在全温度范围内进行,能量关闭程度接近100 %,切换速度分别为纳秒级和毫秒级。经过监测,系统能够长时间稳定工作,具备工程应用能力。

    • >红外技术及应用
    • 空间目标温度与红外特性影响因素研究

      2019, 49(12):1436-1441.

      摘要 (24) HTML (0) PDF 1.28 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了计算空间目标的温度和红外辐射特性,需要掌握空间轨道外热流在目标表面的分布与变化规律,通过分析空间目标在轨道上的内外能量交换关系,采用数值计算的方法,对某锥形空间目标进行了温度与红外仿真,定量分析了多种参数对计算结果的影响规律。结果表明:阳光和轨道面的夹角β角对目标表面温度和红外变化规律影响显著,并且在β较大时,计算结果对于β的变化更敏感;考虑地球反照率随纬度变化后的温度和8~14 μm的红外辐射强度分别降低了1.73 ℃、0.27 W/sr,在精确计算空间目标特性时不能忽略反照率的影响。

    • 640×512 15 μm 杜瓦真空失效的极限真空度研究

      2019, 49(12):1442-1446.

      摘要 (19) HTML (0) PDF 1.06 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:真空微型杜瓦内部需要高真空度来降低杜瓦与外界的热交换,保持探测器芯片低温工作温度稳定。不同杜瓦失效的真空度有一定的区别,本文通过对640×512 15 μm 及320×256这两种杜瓦组件进行不同真空度下的静态热负载测试,确定以上两种杜瓦结构的真空失效时的极限真空度。通过对比分析杜瓦组件的真空失效机理及实验数据,提出改进该结构杜瓦真空寿命的措施。

    • 基于GPS的红外成像测向交叉定位方法

      2019, 49(12):1447-1454.

      摘要 (24) HTML (0) PDF 1.18 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:开展基于GPS的红外成像测向交叉定位研究,引入GPS技术进行测站定位、确定目标测向基准,以地理投影坐标系为定位坐标系,建立双站交叉定位、测站定位、目标测向数学模型;分析定位误差与布站情况、GPS定位精度、测角精度的关系;提出基于SolidWorks的仿真试验方法,验证了本文双站交叉定位数学模型的正确性;设计两组外场验证试验,全面验证了本文定位方法的有效性。试验表明,本文方法对近1km远处目标的定位误差<0.5m,不要求测站相互可见,且便于描述目标偏离测站、其他任意GPS已知点的地理方位角,具有重要应用价值。

    • >光纤及光通讯技术
    • 非对称双芯光子晶体光纤的温度传感特性研究

      2019, 49(12):1455-1460.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 1.35 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于非对称双芯光子晶体光纤的温度传感结构,在光子晶体光纤的一个纤芯中填充液体乙醇作为温敏介质,利用双芯光纤的定向耦合效应,通过检测定向耦合器的中心波长实现对温度的测量。用虚轴光束传播法分析光子晶体光纤基模的有效折射率与温度的关系,结果表明设计的光纤结构具有良好的温度传感特性,在-20~70 ℃范围内的温度检测灵敏度达3.73 nm/ ℃。用光束传播法仿真LP01模的传输特性,表明当光纤长度为耦合长度的0.5至1.5倍时,对于同一温度,传输光谱中主极大对应的波长保持恒定,传感器具有较大的制作容差。

    • >光电对抗
    • 多激光制导目标时激光角度欺骗干扰问题研究

      2019, 49(12):1461-1466.

      摘要 (13) HTML (0) PDF 875.83 K (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多机编队空对地激光制导精确打击时激光角度欺骗干扰问题,对多目标时指示激光信号的方位和编码特征进行了理论研究。结果表明:当指示激光信号时间差小于任一信号的重复周期且信号的重复周期为整数倍关系,或者指示激光信号时间差大于激光欺骗干扰设备解码时间时,激光欺骗干扰设备可以对组合信号进行解码,并分析了相应干扰方法。上述两种情况之外则会组合为伪随机序列码信号,激光欺骗干扰设备不能正确解码及实施干扰。

    • >光学技术
    • 单检偏器数字散斑干涉偏振相移方法

      2019, 49(12):1467-1470.

      摘要 (19) HTML (0) PDF 989.41 K (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对曾经提出的数字散斑干涉时间偏振相移方法[1]所存在的结构复杂、操作不便等不足,提出了一种优化的数字散斑干涉偏振相移方法。不同于原先方法需要两组固定波片和可动检偏片,本方法仅需一组固定波片和可动检偏器即可实现相移,因此系统结构和操作过程都更加简单,且减少了光路调节不准所带来的相移误差,相位图质量更高。实验结果显示,结合传统的三步、四步、五步相移算法,基于单检偏器偏振相移器的数字散斑干涉方法能够获取质量较好的相位图,因此证明了这种方法可有效替代原方法。

    • 双截止透可见带通滤光片研制

      2019, 49(12):1472-1477.

      摘要 (26) HTML (0) PDF 991.72 K (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现蓝宝石基底上双截止透可见区的特性(截止带波长为0.3~0.4 μm、0.8~1.1 μm,通带波长为0.4~0.8 μm),初始结构采用双截止膜系,可截止近紫外和近红外,在蓝宝石基底的一侧实现可见光高透的宽通带滤光片,选用TiO2和SiO2分别作为薄膜高、低折射率材料,来实现双波段截止的目的,薄膜的设计层数为42层,总厚度是3.6 μm,采用电子束蒸发物理气相沉积法来实现镀制,并通过分光光度计测试镀制样品的透射率,测试结果显示截止区(0.3~0.385 μm和0.824~1.1 μm),平均截止深度分别达到了0.029 %和0.127 %,通带0.405~0.788 μm波段的平均透过率达到97.68 %,通带半宽度HFWD为398 nm(402~800 nm),有效地抑制了“半波孔”现象出现,并具有双波段截止和高通带透过率的特点。在环境测试中:薄膜的稳定性良好,膜层间匹配度适宜。因此,该双波段截止透可见滤光片可用于某些极端的环境条件中。

    • >图像与信号处理
    • 周视IRST系统运动目标检测算法的硬件实现

      2019, 49(12):1478-1482.

      摘要 (21) HTML (0) PDF 1.03 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前周视IRST系统中对运动目标检测的需求,综合考虑系统硬件成本和系统实时处理能力需求,研究了基于帧间差分法的运动目标检测算法,并基于FPGA+DSP硬件处理平台,进行了算法的硬件实现与优化,实验结果表明,该信号处理系统检测性能优异,满足目前IRST系统中对运动目标检测的应用需求。

    • 基于U-NET网络的消防红外图像的人体检测算法

      2019, 49(12):1483-1489.

      摘要 (24) HTML (0) PDF 1.33 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对消防红外图像分辨率差、对比度低、信噪比低、视觉效果模糊、人体姿态复杂,多障碍物遮蔽、人体姿态不完整等特点。本文提出了一种基于U-Net网络的消防红外图像的人体检测算法,通过该算法解决了消防场景中人体姿态复杂,多障碍物遮蔽,人体形态不完整的困难。同时对比于传统目标检测算法以及YOLO v3算法,本文提出的算法在消防红外图像的人体检测上无论是检测的精度还是运算的实时性上都有大幅的提升。

    • 随机工件的点云场景CAD模型的快速识别与定位

      2019, 49(12):1490-1496.

      摘要 (43) HTML (0) PDF 1.21 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:工业机器人精准抓取工件的前提是能够获取到目标工件的位置与位姿的信息。提出一种在三维点云场景对随机摆放目标工件的快速、精准的识别与定位的方法。在复杂点云场景中随机采样并提取关键点组成随机点对表征局部特征,再与由物体CAD模型建立的三维匹配模板进行配准,获得一系列候选位姿。利用表面相似点占比多次优化位姿,确定目标工件最佳位姿。最后利用虚拟相机投影二维视图到图像坐标系直观呈现结果。选择汽车座椅连接件作为验证实验的实验对象,实验结果表明:目标工件平移方向上拟合误差可以达到0.3 mm左右,旋转的拟合误差可以达到0.8°左右,具有较高的稳定与高效性能。

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