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2006年  第27卷  第supp期

综述
国防光学计量的发展及展望
王小鹏
2006, 27(supp): 1-5.
摘要:
针对光学计量在国防建设中的重要性,介绍了国防科工委光学计量一级站创建背景及成长历程。围绕科研获奖、专利、制定国家军用标准和国家标准及出版著作、发表论文和举办学术交流会等方面简述了20年来光学计量站取得的成绩,以及为国防建设开展的计量检定、校准工作和为武器装备的研制、生产、试验和使用提供的计量保障工作。在吸引和培养人才方面,本着任务为先,课题需要的原则,坚持从光电测试的实际需要出发,不断引进和培养既能承担科研、又能承担工程项目和管理的各种层次的急需人才。最后指出,在新形势下围绕国防科研发展应开展的重点工作。
武器装备项目研制与计量保障
王秀元
2006, 27(supp): 6-9.
摘要:
针对计量管理在武器装备研制项目质量管理体系中的重要作用,以及计量工作对武器系统的保障作用(武器系统的计量测试和通用型武器系统校准检测装置的研制),阐述了计量保障在武器装备和国家重大工程研制中的重要地位和作用,介绍了现有国防最高标准和校准检测装置为武器研制所提供的计量测试服务。提出“十一五”期间武器装备项目研制对光学计量的需求,最后结合国防科工委光学计量一级站的业务范围,提出武器装备项目计量保障管理的目标与方向。
探月工程与紫外计量测试技术
杨照金, 王芳, 李琪
2006, 27(supp): 10-13.
摘要:
探月工程是我国 “十五”和“十一五”期间的重大工程项目之一。光学技术和光学计量测试技术在探月工程中发挥着重要作用,紫外相机、紫外星敏感器作为有效载荷装备于探月卫星,对其紫外光学性能进行计量,为保证设备性能和探测准确可靠提供重要依据。简要介绍了光学技术和光学计量测试技术在探月工程中发挥的作用,光学计量站为探月工程开展了测高仪校准、成像光谱仪和立体相机光学参数等测量工作。提出紫外计量的内涵和光学计量站在紫外计量测试方面完成的光谱透射比、紫外辐射和将要开展的紫外计量标准建立等工作。
新概念高能激光武器对光学计量检测的需求
杨鸿儒, 黎高平
2006, 27(supp): 14-19.
摘要:
针对目前国际上新概念高能激光武器的研究现状和未来发展的趋势,围绕高能激光武器型号系统的研制对光学计量检测技术的要求和挑战展开论述,指出目前应解决的关键问题是提高激光功率(或能量)。此外还需研究能够使激光束精确定向、瞄准和跟踪目标的系统,高功率(高能量)激光束在大气中的传输特性,以及激光与目标材料的相互作用机理。重点介绍了高能激光武器核心部件——化学激光器、固体激光器和光纤激光器的性能指标和适用性。
加强计量科研管理,提高项目研制质量
王芳, 李琪
2006, 27(supp): 20-22.
摘要:
针对光学计量科研项目特点、国防科工委技术基础科研项目管理办法及205所科研项目管理办法,结合计量科研项目管理经验,在进行计量科研项目的管理过程中,除建立完善的科研管理体系外,还特别重视科研项目的立项论证工作。在项目管理过程中,围绕加强计划管理、建立完善科研项目管理程序、健全考核制度、严格各研制阶段的内部评审和质量管理、健全技术档案管理、优秀的人才队伍建设等方面开展了科研项目的管理工作,并取得了明显的效果。
红外技术
移动式多功能光电测试系统
高教波, 曲卫东, 孙科峰, 薛建国, 胡煜, 李建军, 王吉龙, 陈青, 王军
2006, 27(supp): 23-27.
摘要:
针对现有实验室静态测试与评估方法不能满足安装在武器平台上光电传感系统性能检测的要求,介绍一种野外移动式多功能光电测试靶的原理、构成、功能及技术性能指标。多功能光电测试靶(1.5m×1.5m)由7×7点阵热目标靶、宽光谱激光漫反射板和5个方位多波段激光探测器3部分组成,可产生4杆靶标、十字靶标、方靶及多目标靶等温差(最大温差为80℃)红外靶。激光波长范围为1.06μm~10.6μm,响应时间<1ns。计算机控制系统热靶图案、温度设定、靶的方位和俯仰控制。靶的高度升降范围为2m~8m,全系统集成安装到3m×5m平板拖车上时可用于光电对抗性能测试及模拟训练。
红外热像仪测试系统校准
胡铁力, 韩军, 郑克哲, 薛战理, 李旭东
2006, 27(supp): 28-32.
摘要:
针对如何建立红外热像仪测试系统的校准和量值溯源这一困扰当今红外计量领域的技术难题,通过精密测温扫描辐射计测量红外热像仪测试系统的差分温度传输比,实现红外热像仪测试系统校准方案及量值溯源。从差分温度和差分温度传输比出发,分析了黑体和高发射率靶标产生的差分温度传输比模型,介绍了2个面源黑体产生的差分温度传输比模型的复杂性。指出红外热像仪测试系统温差传输比对红外热像仪信号传递函数、最小可分辨温差及最小可探测温差等参数测量的影响,验证了采用精密测温扫描辐射计测量差分温度传输比实现红外热像仪测试系统校准的科学性。
中温黑体辐射源分析与设计
阎晓宇, 岳文龙, 王学新, 付建明
2006, 27(supp): 33-36.
摘要:
通过对中温黑体辐射源辐射腔体、温场均匀性和温度稳定性的分析,讨论了中温黑体设计的原则。以发射率计算结果作为腔体设计依据,并考虑到腔体形状、腔体材料的选取与处理对提高有效发射率有显著影响,而加热方式和温度控制算法直接决定着黑体的温场均匀性和温度稳定性,由此得到一种经济实用的中温黑体设计模型。利用该模型设计了中温黑体辐射源,检定结果表明:研制的中温黑体辐射源温度稳定性达到±0.2℃/h,有效发射率为0.99,从腔底到三分之一腔长范围内的温场均匀性达到3℃。
激光技术
热损失对连续波高能激光能量测试结果影响的研究
黎高平, 于帅, 杨鸿儒, 杨斌, 王雷
2006, 27(supp): 37-40.
摘要:
因激光照射时间可以达30s,故用量热法测量连续波高能激光能量时,传统热损失影响下得到的激光能量和实际激光能量之间存在着较大的差距。为此,以量热式锥形吸收腔高能激光能量计为实验模型,从理论上分析了热辐射、热传导及热对流对连续波高能激光能量测量的影响,得出锥形吸收腔时间温度关系曲线的数学模型,并通过实验验证了该数学模型的正确性,建立了相应的试验装置。用该数学模型对测量结果进行了最小二乘法拟合,所得拟合曲线和实际曲线非常吻合。通过该数据处理模型对测量结果加以修正,可使测量不确定度达到1%以内
激光功率能量计量方法研究
王雷, 黎高平, 杨照金, 杨鸿儒, 梁燕熙
2006, 27(supp): 41-46.
摘要:
激光功率能量的准确计量对激光技术的发展至关重要,不同类型的激光器其输出的测量方法也不同。回顾了激光功率能量测量的发展历史,为解决激光功率能量测量问题,介绍了各种实用的测试方法及测试仪器。重点介绍了现有激光功率能量计量标准中实现高精度激光功率能量计量而采取的方法以及各种测量方法的工作原理和适用范围,并提供了激光功率能量标准的校准方法,最后给出了激光功率和能量计量的发展趋势和发展方向。
激光能量计测量不确定度评定
史继芳, 宋一兵, 吉晓
2006, 27(supp): 47-50.
摘要:
激光能量是激光辐射的基本参数之一,是评价激光光源的关键参数,而激光能量计校准结果的准确性直接关系到激光能量测量的准确性。笔者通过对激光能量计检定过程的分析,找出了影响检定结果的几个因素。通过分析用作标准器的激光能量计和直读式激光能量计测量不确定度的来源,建立了测量不确定度的数学模型,并给出不确定度的A类评定和B类评定等的评定方法。对检定结果的不确定度进行了评定,给出检定结果不确定度的计算方法和表示方法。
激光光束质量参数测量方法的研究
吉晓, 杨鸿儒, 刘国荣
2006, 27(supp): 51-54.
摘要:
针对激光器的重要技术指标——激光光束质量(包括光束模式、质心、光束束宽及光束发散角等参量)对激光器使用效果的影响,介绍了激光器光束质量检测仪的工作原理及目前较为常用的测量束宽的2种方法:二阶矩法和刀口法。用这2种方法对小功率激光器的光束质量进行测量,二阶矩法测得的最大束宽平均值为2.55E+03μm,最小束宽平均值为1.50E+03μm,最大发散角平均值为2.13mrad,最小发散角平均值为1.25 mrad。刀口法测得的最大束宽平均值为2.43E+03μm,最小束宽平均值为1.48 E+03μm,最大发散角平均值为2.03mrad,最小发散角平均值为1.24mrad。二阶矩法测得光斑质心变化量x方向为0.03mm,y方向为0.01mm,刀口法测得光斑质心变化量x方向为0.02mm,y方向为0.00mm。这些数据说明光斑质心变化量很小。因M2因子值为2.53大于1,说明激光不是理想高斯基模。
一种新型激光目标模拟光源
南瑶, 贾选军, 向世明, 于帅, 孔军, 桑鹏, 杨冶平, 吉晓, 杨照金
2006, 27(supp): 55-57.
摘要:
简述了激光接收系统性能测量中所用激光光源的现状和存在的问题,提出了一种新型激光目标模拟光源。该光源主要利用单模光纤输出模式为横向高斯分布,即激光能量密度空间横向分布为高斯分布,并以一固定束散角沿轴向传输的性质及空间滤波实现激光目标回波模拟。该方法从原理上解决了微峰值功率密度条件下复现目标模拟激光光场分布的均匀性和小束散角问题,并在激光波长、脉冲宽度上与被检测接收系统的实际工作波长、脉冲宽度一致。研制的检测系统已用于激光测距机的质量控制。
成像光学
非球面光学零件测量中调整误差消除方法
杨朋利
2006, 27(supp): 58-60.
摘要:
针对非球面光学零件测量及测量过程中存在的调整问题,利用Zygo万能激光干涉仪对非球面光学系统进行了测量,并对测量过程中非球面光学系统装调不完善而产生的调整误差进行了确认及分离。根据像差与装调误差之间的关系,采用优化设计方法计算出装调过程中的调整方向及调整量大小,按照调整方向及调整量大小对非球面光学系统进行了调整。实验结果表明:该方法重复性较好,多次试验均得到了较为理想的结果;通过这种方法可使调整精度达到1/10 波长。
红外光学系统透射比测量
杨红, 汪建刚, 姜昌录, 赵宝珍
2006, 27(supp): 61-64.
摘要:
讨论了光学系统透射比与辐照度、数值孔径之间的理论关系。介绍了目前测量红外光学系统透射比的几种方法:积分球法、大面积均匀源法、全孔径透射比测量和双光路法。通过对其原理和可实现性进行比较,认为建立在大面积均匀法基础上的测量装置简单易行,且测量快捷、准确、可靠,能达到比较满意的效果。采用大面积均匀源法对红外标准透射比板进行了测量,获得了两组实验数据,并对采用大面积均匀源法测量透射比的装置进行不确定度分析,分析结果表明:测量结果的不确定度为2.6%。
非球面波像差的检测技术
王生云, 郑雪, 张玫
2006, 27(supp): 65-67.
摘要:
介绍了非球面波像差测量的原理和装置。对于柱面检测,以GPIHS型数字干涉仪为主机实现了移相干涉术的柱面波像差检测。采用绝对检验法对标准柱面镜进行了标定。为了检测抛物面、椭球面和双曲面镜,在干涉仪工作光路中加入一个标准辅助反射镜,组成自准直系统,采用干涉法中的无像差点法实现对非球面波像差的检测。若这种测量方法与移相式数字干涉原理相结合,测量精度更高,数据信息量更大,测量范围更广,同时还可消除系统误差和调整误差。
微光技术
像增强器光阴极光谱响应度测试技术研究
史继芳, 侯西旗, 范纪红, 孙宇楠
2006, 27(supp): 68-70.
摘要:
针对像增强器不仅具有光电成像而且具有光谱转换的特殊性,分析了像增强器的工作原理。提出了以腔体热释电探测器为基准探测器测量像增强器(裸管)光阴极光谱响应的新方法,给出了像增强器光阴极光谱响应的测量原理。通过用辐射标准低温辐射计和辐射传递标准陷阱探测器对硅光电二极管 632.8nm 处的绝对光谱响应度定标,实现了对像增强器光阴极全波段绝对光谱响应度的标定。设计的高精度、宽光谱的像增强器光阴极光谱响应测量装置有益于像增强器光阴极的研制与制作。
光谱光度色度
基于高温黑体的光谱辐射亮度的测试研究
占春连, 刘建平, 李正琪, 卢飞, 陈超
2006, 27(supp): 71-75.
摘要:
介绍了基于高温黑体的光谱辐射亮度的测试方法。该方法以高温黑体为基础复现了大口径高温黑体在出口处的光谱辐射亮度,并将复现获得的量值通过相对法对光谱辐射亮度标准灯进行了量值传递,发现所得量值具有测量不确定度低等一系列的优点。介绍了使用的BB3200K型高温黑体及其测量装置。在该装置中使用了光学反馈系统和精密测温系统,获得了高的稳定性和理想的测温结果。
用双孔法校准高精度分光光度计的光度标尺
侯西旗, 秦艳, 李燕, 伍贤祥
2006, 27(supp): 76-78.
摘要:
针对系统的非线性误差是影响分光光度计光度精度的主要因素,而常用的校准方法如化学标准法和中性滤光片法因其自身的不确定度被限制在0.005,已无法对高精度分光光度计(光度不确定度优于0.001)的光度标尺进行校准。提出的双孔法可解决高精度分光光度计光度标尺的校准问题。介绍了双孔法校准分光光度计光度标尺的测量原理及用双孔附件校准Lambda 950分光光度计的方法步骤。根据测量原理和方法步骤得到了Lambda 950分光光度计的非线性参数,通过计算得到了250nm~2500nm波长范围仪器的非线性误差,利用所得结果对仪器光度标尺进行了校准,校准后的光度精度优于0.0005。
HgCdTe探测器绝对光谱响应度测试技术的研究
范纪红, 杨照金, 秦艳
2006, 27(supp): 79-82.
摘要:
随着红外探测技术的发展,对红外探测器的要求越来越高,因此精确测量红外探测器的光谱响应度是非常必要的。对HgCdTe探测器光谱响应度的测试技术进行了研究。在红外探测器光谱响应度测量装置上,通过腔体热释电探测器相对光谱响应度的自校准完成了HgCdTe探测器相对光谱响应度的重复测量和标定,并给出测量结果的平均值。用由低温辐射计标定过的硅探测器对该HgCdTe探测器的绝对光谱响应度进行量值传递,从而实现了HgCdTe探测器全波段绝对光谱响应度的标定。最后给出影响测量结果的不确定度评定。
颜色测试的彩色复现技术研究
李宏光, 吴宝宁, 俞兵, 曹锋
2006, 27(supp): 83-86.
摘要:
采用RGB颜色空间描述彩色图像时,显示器(CRT或LCD)已不能真实地复现色彩属性和视觉效果。图像的色彩属性可用孟塞尔颜色表述系统的色调H、明度V和彩度C。为此,在分析目前显示器呈色机制的基础上,研究了孟塞尔颜色表述系统,改进了光谱测色仪,提出一种彩色复现系统方案,重新设计了孟塞尔颜色系统与显示设备RGB空间的转换程序,进行了图像的彩色复现,减少了颜色显示失真。
光学设计
红外光学传递函数测试装置中图像分析器光学系统的设计
焦明印, 康文莉, 杨红
2006, 27(supp): 87-89.
摘要:
根据数字傅里叶变换法测量光学传递函数的原理,分析了图像分析器的功能及其技术要求,给出了用于8μm~12μm波段红外传函测试装置的图像分析器光学系统的设计过程和结果。该设计采用准直光路方案,在光路中引入折转反射镜以使其结构紧,并使滤光片放置在平行光路中,以消除由于入射角度不同带来的透过率偏差及放置不同滤光片时引入的光程差对像面位置的影响。该系统物方数值孔径为0.85,垂轴放大倍率约1.5×,最大口径Φ25mm,试验验证该设计达到测试要求。
光电工程
数字化刀口仪定量检验技术的研究
杨斌, 王雷, 黎高平, 辛舟
2006, 27(supp): 90-92.
摘要:
在传统刀口仪的基础上,提出了一种对刀口仪进行数字化改进的方案,实现定量检验的目的。在计算机控制下,刀口以一定的步长沿垂直于光轴的XY平面切割像点,CCD实时采集刀口切割像点形成的阴影图像。从几何光学的原理出发,分别对沿X轴和Y轴切割像点形成的系列阴影图像进行了分析处理,得到了被测光学零件表面的斜率信息,计算出零件波像差的均方根值和峰谷值,实现了对光学零件表面面形的定量检测。介绍了系统的组成、原理及测试过程。
一种研究海水消光特性的简易方法
李旭东, 杨鸿儒, 吴磊, 秦艳
2006, 27(supp): 93-96.
摘要:
围绕光在海洋中的消光特性对水下侦查设备的影响,从分析海水对光的吸收和散射特性出发,重点阐述了海洋中无机盐溶解质、悬浮物和黄色物质的消光特性,发现:可见光波段海水中光吸收的主要因素是纯水、浮游生物和黄色物质,而无机溶解质主要有散射效应。在比色皿长度下用分光光度计测量了海水的光谱消光特性,发现与纯净水透过率相比,连云港海域海水的消光特性较强,葫芦岛海域海水的消光特性较弱,海南岛海域海水消光特性居中,这说明无机盐溶解质、悬浮物和黄色物质很大程度上影响着海水的消光特性。
大气泡散射几何模型与德拜模型的比较
吴磊, 杨鸿儒, 李旭东
2006, 27(supp): 97-101.
摘要:
米氏散射理论可严格计算球状粒子的散射特性,但它不能像德拜模型或几何模型那样反映诸如衍射、反射和折射等蕴含于散射过程中的物理现象。另外,米氏散射及其等价形式德拜级数数值计算的局限性在于微粒尺寸或折射率虚部值较大时,计算速度较慢或会产生溢出等现象。为此,对球状大尺寸气泡散射的几何模型和德拜模型进行了数值计算,分析比较了不同尺寸参数几何模型和德拜模型的散射光强分布,发现:当气泡尺寸参数足够大时,几何模型数值计算的结果与德拜模型基本吻合,但几何模型中平行于散射面的散射分量在前向散射角45°~90°范围内与德拜模型差距较大。
CPLD在光谱色彩分析仪中的应用研究
俞兵, 吴宝宁, 李宏光, 曹锋
2006, 27(supp): 102-104.
摘要:
为使颜色测量仪器测试精度更高,且使用快捷方便,提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的光谱色彩分析方法。利用CPLD及单片机对CCD进行驱动及信号处理,完成了系统的控制和颜色参数的计算,实现了设备的I/O控制。借助自适应控制原理,通过CPLD对CCD进行积分时间调整,解决了单一积分时间下CCD动态范围太窄的问题。用CPLD控制A/D中断采样、数据存储及调用,可使计算所用的CCD有效数据大大减少。