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2005年  第26卷  第6期

综述
单兵侦察网络系统设计与实现
叶结松, 朱岳超, 陈治平
2005, 26(6): 1-3.
摘要:
传统的观察所侦察一般包括,选择观察所、占领观察所、侦察准备和实施侦察4个基本过程。高科技条件下的现代战争,要求作战必须提高反应速度和打击效能。就观察所侦察而言,必须走出传统观察所侦察的模式,构建数字化、自动化、网络化和集成化的单兵侦察系统,提高观察所侦察的高效性、灵活性和生存能力。要实现这一目标,必须在技术上有所突破,广泛采用高新技术,研制出适应未来战争需要的观察所单兵网络集成系统。在分析传统观察所侦察存在的诸多不足的基础上,应用微电脑技术、传感器技术、GPS技术、GIS技术和无线数传等技术,开发出目标信息采集板、单兵侦察头盔和相关软件,实现了战场目标快速定位与处理,提出了新的观察所侦察(单兵化、集成化、数字化和网络化)设计方案。
图像处理
双通道视频信息处理数据融合技术
李向军
2005, 26(6): 4-7.
摘要:
“飞鱼”类掠海反舰导弹已对水面大型舰艇的生存构成重大威胁,而近程反导舰炮武器系统是反“飞鱼”类掠海反舰导弹的最后防线。因此,实现成功拦截掠海反舰导弹,精确稳定地自动跟踪目标,是近程反导舰炮武器系统的关键技术之一。阐述了适合自动跟踪高速飞行掠海导弹的双通道视频处理器的构成。对工作原理、去噪预处理、图像分割、特征抽取、识别和位置检测等技术作了简要说明,并对核心部分——双通道视频信息的资源利用和数据融合处理作了较详细的论述。双通道并行处理数据融合技术在国内首次应用于××近程反导舰炮武器系统光电跟踪仪中,在海上定型试验中取得了很好的跟踪效果。
用基于DSP的线阵CCD实现二维图像信号采集的系统设计
田岩涛, 常丹华, 潘普丰, 张彦
2005, 26(6): 8-11.
摘要:
对光电转换系统,尤其是采集信号的后处理进行了研究。介绍了在光电精密数据采集处理中通过DSP用硬件实现对CCD信号的采集和处理过程。给出了对CCD信号进行边缘识别的微分算法和将线阵CCD信号进行组合,恢复出二维图像信号的算法。同时还给出了详细的硬件处理电路。重点介绍了DSP与FIFO的数据传输、DSP与USB的接口电路。解决了一般情况下系统无法做到的用线阵CCD实现二维图像信号复原的问题。通过实验,证明了该方法的有效性。线阵CCD信号是以若干线段的形式存在的,特别适用于激光雕刻机图像采集系统,应用前景广阔。
轨道嵌套多像全息记录
邬云文, 周小清
2005, 26(6): 12-14.
摘要:
根椐椭圆的性质,介绍了将大小不同的椭圆按一定的约束条件形成轨道嵌套多像全息记录的方法。这种方法利用全息台在实验室里可进行多像全息记录,避免了实验时为了调节物光与参考光光程相等所带来的反复测量光程的麻烦,实现把同一时刻空间分离的若干物体或一个物体不同视角的信息同时记录在一张全息图上,得到这些物体的三维全息图,即全息图片上同时再现出多个物体的像,或一个物体不同位置的视图的合成。
光学设计
基于机器视觉的轴偏角归一化检测系统
党丽萍, 周丽华, 白波
2005, 26(6): 15-18.
摘要:
在复杂的测控、发射、跟踪等系统的制造和使用中,分系统或部件间的安装位置偏差会影响控制、跟踪、发射的精度和系统其他指标测量结果的准确性,因而需要进行测量和校正。提出了基于视觉图像定位光斑中心的轴偏角测量方法,并基于LABVIEW虚拟仪器平台构建了机器视觉测角系统。以某大型武器系统为测试平台,对不同属性的轴(如发射轴、瞄准轴、激光指示器轴、制导中的测量基线等)进行归一化测量和校准,得到了满意的效果。
理论研究
光谱幅度编码OCDMA系统研究
周秀丽, 胡渝, 谭庆贵, 万生鹏
2005, 26(6): 19-22.
摘要:
针对单极性码在光码分多址系统应用中存在正交性和用户容纳能力较差的缺点,对采用双极性地址码的光谱幅度编码系统中接收端采用差分检测的方案进行了研究。讨论了用于差分频谱幅度编码方案中的地址码应满足的条件,对OOK和双极性编码系统方案,在考虑散弹噪声和热噪声的条件下,分析了误码率性能。通过数值计算,比较了“1”和“0”都发信号的系统和只有“1”发信号的系统性能。比较结果表明,双极性地址码方案可提高系统性能;另外,提高光功率还可改善系统性能。
声光效应实验研究
李明, 李冠成
2005, 26(6): 23-27.
摘要:
介绍声光效应的最新理论进展。采用光栅假设,对各向同性介质中的声光效应作了简要讨论,导出了第m级衍射光的衍射效率公式。研究和介绍一种新的声光效应实验装置。在实验中,应用线阵CCD光强分布测量仪等,通过改变超声波的频率和功率,分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制;定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。实验表明,在布喇格衍射下,通过固定超声波功率,测量衍射光相对于零级衍射光的相对光强与超声波频率的关系曲线,不仅可以计算声速,还可以确定声光器件的带宽和中心频率。
农药荧光寿命测试系统的原理与设计
王忠东, 王玉田
2005, 26(6): 28-31.
摘要:
介绍荧光的产生、荧光寿命的产生机理以及荧光寿命测量的基本原理。设计了一种利用直接记录法(光子计数法)测量农药荧光寿命的测试系统。该系统针对待测样品的特性,选用了相应的脉冲光源、光学元件和半导体探测器等器件,优化了各器件的工作参数,进行了简易而又科学的模块化设计,并对西维因农药的荧光寿命在无激励光干扰情况下进行了实际测试,测得了西维因溶液在500μg/L浓度时的荧光衰减曲线和荧光寿命(0.30~0.40ns)。结果表明,该系统具有结构简易、操作方便的优点,能测量100ps级的荧光寿命,适合于对能发荧光的农药进行荧光寿命的定量测量。
后处理对离子交换磷酸盐玻璃平面光波导的影响
赵士龙, 陈宝玉, 胡俊江, 胡丽丽
2005, 26(6): 32-34.
摘要:
研究了退火和二次离子交换对Er3+/Yb3+共掺的磷酸盐玻璃平面光波导传输特性的影响。在退火过程中,由于热效应和波导层Ag+离子的浓度差使得Ag+离子重新分布;随着退火时间的延长和温度的升高,光波导模式数目逐渐增加,波导层深度加深,且波导表面折射率与玻璃基质折射率差减小,退火扩散深度与退火时间的平方根成正比。电子探针结果显示在二次离子交换后形成了掩埋式的光波导,Ag+离子浓度接近二次方分布,而掩埋式的光波导有助于降低光波导的传输损耗。
基于ANSYS的二维谐性磁场分析
李龙奎, 苏俊宏, 梁宏军
2005, 26(6): 35-37.
摘要:
非平衡磁控溅射镀膜机中的磁场分布对镀膜有着重要的影响。介绍一种利用有限元法求解非平衡磁控溅射镀膜机中带电线圈所产生的磁场的方法。根据电磁场理论,推导出求解带电线圈所产生的磁场的计算模型,利用基于有限元法的ANSYS软件对非平衡磁控溅射镀膜机中线圈所产生的磁场分布进行了数值模拟。通过与实测值进行比较,验证了计算模型和计算结果的可靠性。总结了非平衡磁控溅射镀膜机中的磁场分布情况,为优化镀制薄膜设计方案和提高薄膜质量提供了参考依据。
光纤技术
光纤瓦斯传感系统的研制
钱祥忠
2005, 26(6): 38-40.
摘要:
利用光电检测理论和波分复用技术,研制出安全型光纤瓦斯传感器。系统传感头利用CH4气体在1.331μm处的谐波吸收谱工作。系统采用双波长差分吸收的工作方式,其参考波长为1.27μm,消除了非光吸收的其他散射和微扰等影响。由微机用软件控制12位A/D/A转换卡进行数据采集与处理,系统分辨率达0.001%,实现了实时显示。该系统不仅能对瓦斯气体进行准确检测,而且由于采用了光学测量的方式,所以既安全又可靠,不仅可以应用于煤矿矿井内的瓦斯气体含量的实时测量,还可以实现远程监控。
制导光缆中光纤寿命预期
王宝珠, 邓宏林, 李小瑞, 詹祎民
2005, 26(6): 41-45.
摘要:
介绍了光纤寿命预期的疲劳实验方法和筛选实验方法。采用这两种方法,利用电子万能材料试验机和光纤筛选复绕机对室温下光纤进行了疲劳性能实验。实验得出,在张力小于850g的情况下,制导光纤的寿命可以达到10年以上;光纤的韦伯参数md和疲劳参数nd的大小影响光纤寿命。实验表明,当光纤的使用状态受力较大时,或使用贮存状态相差较大时,宜选用动态方法进行寿命预期;当贮存和使用状态受力变化不大时,宜选用筛选复绕方法预期光纤寿命。制导光纤寿命模型宜选用动态疲劳模型,通信光纤可选用筛选实验模型。实验还表明,提高光纤的抗疲劳因子nd和减小光缆中光纤的应变,可以更好地保持光缆中光纤的使用寿命和可靠性。
反射式光纤位移法检测轧辊磨损度中实用电路的设计
郭媛, 王玉田, 戴学丰
2005, 26(6): 46-48.
摘要:
利用反射式光纤位移传感器的工作原理,通过对反射光强信号的检测,提出了一种用于轧辊磨损度在线非接触检测的光电检测法,并重点设计了用于反射式光纤位移法检测轧辊磨损度系统的实用电路。根据轧辊磨损度测量过程的特点及精度要求,阐述和分析了传感器电路系统的原理、组成及性能。理论和实验研究表明,该电路系统工作稳定,精确度和灵敏度均可满足实际要求。此电路系统稍加改进还可适用于类似条件下用反射式光纤位移法进行测量的其他系统。
光子晶体光纤的原理、结构、制作及潜在应用
李启成
2005, 26(6): 49-52.
摘要:
传统光纤中的光能损耗和色散是阻碍其进一步向大容量和远距离通信方向发展的主要原因,因此制造具有低色散和低损耗的光子晶体光纤成为光纤技术努力的方向。在介绍光子晶体光纤的制作、导光原理和特点的基础上,研究了普通光纤不具备,而光子晶体光纤所具有的无休止的单模特性、奇异的色散特性、可控的非线性和易于实现的多芯传输等特点。研究结果表明,光子晶体光纤在光纤传感器、光子晶体天线、超宽色散补偿、光学集成电路等多方面具有广泛的应用前景。
激光技术
一种激光定向的多窗口设计
程玉宝, 李庆, 刘上乾
2005, 26(6): 53-56.
摘要:
在激光侦察告警等应用领域需要精确测定入射激光的方向。通过对平行激光在光学劈尖上产生等厚干涉条纹的分析,得到了激光入射倾角与条纹间距的关系,提出了利用入射激光在相邻3个光学劈尖上产生干涉条纹的间距来确定激光入射方向的探测模型,并详细论证了该模型的探测原理。给出了一种由9个光学劈尖组成的可实现半球空间激光定向的多窗口设计方案。理论计算表明,该方案切实可行,且在探测精度、反应速度和系统组成等方面与现有的激光定向技术方案相比具有一定的优越性。
空-地激光通信链路总体设计思路及重要概念研究
邝自力
2005, 26(6): 54-57.
摘要:
在介绍空地激光通信链路总体设计思路的基础上对设计过程中涉及的“通信链路设计指标分配”、“大气信道对总体设计的影响分析”、“通信子系统设计”、“光束的捕 获、对准、跟踪(acquisition,pointing and trackingAPT)子系统设计”、“光学系统设计”等内容中的重要概念进行了研究。对空地激光通信链路总体设计思路及重要概念 进行研究,有助于我们做好空地激光通信系统的总体设计工作,对实现空地激光通信具有非常重要的意义。
薄膜技术
锗基底7~11.5μm高性能红外宽带减反射膜的研究
潘永强, 朱昌, 杭凌侠
2005, 26(6): 63-65.
摘要:
为了提高锗基底的透过率和膜层的机械强度,对锗基底上高性能的红外宽带减反射膜的设计与制备工艺进行了研究。介绍了红外宽带减反射膜的膜料选择、膜系设计以及采用 离子束辅助沉积该膜系的过程。给出了用该方法制备的7~11.5μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线,其峰值透过率高达99.5%以上,在设计波段范围内平均透过率大于97.5%, 膜层附着性能好,光机性能稳定。这对于红外光学系统的应用具有十分重要的意义。
测试技术
一种小型光谱色彩分析仪的设计
李宏光, 吴宝宁, 施浣芳, 袁良, 俞兵, 曹锋, 杨峰
2005, 26(6): 66-69.
摘要:
为解决目前颜色测量仪器测速慢、体积大的问题,采用先进的颜色测量方法——光电摄谱法,建立了一个测色的数学模型,设计了一种全自动测色的小型光谱色彩分析仪。仪 器由照明系统、光电摄谱仪、信号采集与处理电路、测色软件四部分组成。详细阐述了照明系统和光电摄谱仪的设计。光电摄谱仪采用平场凹面光栅分光,线阵CCD接收,缩小了仪 器体积。利用此仪器测量7块标准色板,色品坐标测量不确定度小于0.01,测试周期为1秒。结果表明,此仪器不仅精度高,还满足了工业生产中对测色的速度和准确度要求。
计量测试
光谱辐照度测量的数学模型及其方法研究
刘建平, 张辉, 占春连, 李正琪
2005, 26(6): 70-073.
摘要:
光谱辐照度是光谱辐射计量中最基本的参数,是研究各种辐射源及光电探测器特性的重要依据。为提高光谱辐照度的测量精度和量值溯源等问题,国防科工委光学计量一级站采用BB3200K高温黑体作为基准的辐射源,以新型辐射测温法为基础,通过一系列光辐射理论和几何原理推导出辐射温度与辐射光功率之间的关系;通过对光辐射功率的绝对测量,并结合低温辐射计,从而完成了光谱辐照度量值的精度测量。该理论奠基了以探测器为基础的新的光辐射量传体系。主要介绍了在光谱辐照度标准装置的项目中复现光谱辐照度所建立的数学模型及新的测试方法,给出了测量结果,并简要介绍了基于该理论的测量装置的组成及原理。
UV辐射光谱的光电测量研究
甘明, 周汇利, 余国才, 路铁牛
2005, 26(6): 74-076.
摘要:
为了设计出符合要求的紫外产生材料和更好地对紫外光谱进行测量,提出了以原子材料为基础产生紫外光谱和采用紫外传感器测量紫外光谱的方法。这在对抗紫外制导方面具有十分重要的研究和实用价值。根据相关理论,重点对原子紫外光谱,尤其是碱金属原子核外电子的能量跃迁进行了分析和计算,列出了计算的谱线数据。介绍了目标紫外光谱的测量原理。在选用合适的紫外材料激发后,采用双光栅单色仪和紫外传感器进行测量。最后,给出了紫外传感器对紫外辐射的测量实验结果和测量曲线。
光电器件
连续型平面衍射聚光透镜掩模的制作
王多书, 罗崇泰, 刘宏开, 马勉军, 黄良甫
2005, 26(6): 77-080.
摘要:
针对目前二元光学元件掩模制作工艺过程的诸多不足,对连续型平面衍射聚光透镜掩模的激光直写制作工艺进行了研究。基于基尔霍夫标量衍射理论,采用光线追迹法设计了连续型平面衍射聚光透镜掩模。采用激光直写技术,利用CLWS300M/C极坐标激光直写设备、S1830光刻胶和MICROPOSIT351显影液,进行了刻写实验。实验表明,激光能量、预烘烤温度、显影液浓度以及预曝光对掩模微结构的制作均有影响。最后制作了掩模。与二元光学元件掩模的制作工艺相比,该技术具有工艺简单、制作周期短且易于操作的优点。