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2008年  第29卷  第supp期

光电工程
光电产品整机调试技术研究
侯录堂, 白波, 崔连川
2008, 29(supp): 1-4.
摘要:
从光电产品整机调试试验入手,指出光电系统调试过程中出现的光轴走动(稳定性)和系统可靠性等是影响产品质量的主要问题,这些问题的解决是调试试验工作成败和提高产品质量的关键。
侦察车辆对目标识别和定位的检验方法研究
陈立学
2008, 29(supp): 5-7.
摘要:
针对现代战场侦察车辆大都配备有可见光CCD成像、红外成像、激光测距、惯性导航和卫星定位等先进侦察设备,系统地阐述了侦察车辆对目标识别和定位的试验检验方法,包括试验场地要求、目标的探测识别距离、激光测距、定向和定位的检验过程和数据处理方法。据此方法可对侦察车辆的综合性能进行评价和验收。
综合孔径在光电经纬仪动态成像中的应用
陈粉宁, 许峰, 刘朝晖, 折文集
2008, 29(supp): 8-11.
摘要:
简要分析综合孔径的成像原理和成像特性,建立了综合孔径和经纬仪结合的探测系统模型。对探测系统的随机震动对成像质量的影响进行了分析,进行了跟踪过程的随机震动试验,测量了转台跟踪过程中的随机震动信号。指出综合孔径成像系统的MTF作为系统成像质量的评价指标,经过计算和仿真分析,证明所建立的系统可以用于空间探测成像。
二维转动机构与闭环伺服系统的方案设计
胡雯雯, 顾小超, 黄丽俐, 杨志文
2008, 29(supp): 12-14.
摘要:
二维转动平台装置是某可靠性试验设备的关键组件之一,通过其固定的平面反射镜的二维转动来模拟动目标的方位运动和俯仰运动。给出二维转动机构的设计方案,绘出此机构的结构图,在反射镜二维转动平台设计基础上,进行其闭环伺服系统的稳态设计,以便与机械系统参数匹配。通过对二维转动平台的运动特征进行分析,求出相应机构所需的负载转矩,以选择合适的执行电动机,并完成此闭环伺服系统的稳态设计。
硒化锌基底上减反射膜的镀制
师建涛, 赵兴梅, 郭鸿香
2008, 29(supp): 15-17.
摘要:
硒化锌是红外光学系统中常用的材料,由于该材料的透过率比较低,并且比较软,因此需要镀制适当膜层以增加其透过率和机械强度。介绍了一种在硒化锌基底上镀制减反射膜的方法,该方法采用离子源辅助沉积的方法蒸镀硫化锌,并把它作为与硒化锌的结合层;采用共蒸发技术蒸镀2种不同的材料,并把它作为低折射率和保护层材料。最后得到的膜系满足环境稳定标准和强度标准,并且在3μm~5μm波段范围内的平均透过率可以达到98%。
不确定非线性位置伺服系统的双模控制
王红红, 陈方斌, 江涛
2008, 29(supp): 18-20.
摘要:
基于比例-积分-微分 (PID)控制方法和滑模控制策略,研究了不确定非线性位置伺服系统的双模控制,并以工程近似方法设计了不确定非线性位置伺服系统的双模位置控制器。仿真结果表明:当采用双模控制策略时,系统性能有较好的改善。
紫外探测技术
周霁, 邹士迁, 李昕泽
2008, 29(supp): 21-24.
摘要:
简要介绍了紫外探测技术的原理和特点。通过对紫外探测器件和紫外成像器件性能的分析,预测了紫外探测技术在我国军事领域的应用前景。
不同表面织构对单晶硅太阳电池性能的影响
江民林, 孟凡英, 郭里辉, 熊胜虎, 余跃波, 胡宇
2008, 29(supp): 25-28.
摘要:
由于碱溶液具有各向异性腐蚀和酸溶液具有各向同性腐蚀的特性,它们被分别用于单晶硅和多晶硅太阳能电池表面织构的制备。使用这2种溶液在单晶硅表面形成2种不同的绒面结构。通过对具有不同绒面结构电池的性能进行分析,讨论了在单晶硅太阳电池的工业化生产中用酸溶液代替碱溶液进行织构制备的可行性。
ZAO透明导电薄膜研究进展
唐会毅, 朱德贵, 郭双全, 刘博
2008, 29(supp): 29-33.
摘要:
透明导电薄膜作为半导体光电子材料具有广泛的应用,但由于制备ITO透明导电薄膜的原料自然界储量少、制备成本高,加之ITO薄膜本身存在稳定性差、有毒性、制备工艺复杂等缺陷。与ITO薄膜相比,掺杂铝的ZnO系透明导电薄膜ZAO,具有成本低、制备工艺简单、无毒性、稳定性高等优点,有望代替ITO薄膜,具有较好的开发和应用前景。综述了近年来ZAO透明导电薄膜的研究进展。
夜视技术
噪声对光子计数成像质量的影响
朱宇峰, 向世明
2008, 29(supp): 34-37.
摘要:
随着微光像增强技术和弱光成像器件的发展,光子计数成像技术也得到了快速发展并已在军事、天文学、物理学、化学和生物学等领域里得到了广泛应用。主要介绍了光子计数成像的工作原理、特点及应用,探讨了噪声对光子计数成像质量的影响。
一种使红外图像立体化的方法
校丽丽, 付冬梅
2008, 29(supp): 37-43.
摘要:
由于红外图像存在对比性差、边缘模糊、纹理较弱等固有缺陷,使其应用受到很大限制,尤其是有关立体化方面的相关研究报道较少。尝试在这方面进行初步研究,用Ti30红外摄像仪从2个适当角度得到2张红外图像,用对比度自适应直方图均衡化和边缘增强法对其进行处理,采用双眼融合原理观察立体图对。实验结果表明:用立体图对观察物体能清晰得到各个物体的空间几何位置分布。
被动式与主动式红外热成像技术研究
徐义广, 刘波, 李艳红, 张存林
2008, 29(supp): 44-48.
摘要:
从斯特藩-玻尔兹曼定律W=εσT4出发,对被动式与主动式红外热成像技术进行了分析。被动红外成像是热像仪通过接收物体的红外辐射并把它转换为电信号反映在热图上,根据热图来提取目标特征信息的;主动式热激励红外成像技术是从热传导方程出发,其热波是随时间变化的温度场,研究的是周期、脉冲、阶梯等变化性热源与媒介材料及媒介几何结构之间的相互作用。与被动成像不同的是,主动成像通过加载如闪光灯、超声波、激光、THz波、热风、电流、机械振动等多种激励方式,使热像仪能够实时监测材料表面的温场变化,进而可获取材料的均匀性信息以及其表面下的结构信息,达到无损检测和探伤的目的。同时,就2种热成像技术的原理,比较了它们的应用。
光学设计
一种双视场光学系统设计方法
张良
2008, 29(supp): 49-52.
摘要:
随着红外技术的快速发展,双视场光学系统在红外系统中的应用也越来越广泛。该系统具有2个视场,属于简单的变焦系统。其变焦的实现方式大体可分为:独立变焦、旋转变焦、切入变焦以及轴向变焦等。在对以上变焦方式对比分析的基础上,提出了一种共享二次成像镜组的变焦方式,使2个视场的调制传递函数值接近了衍射极限,提高了2个视场的光轴精度,减少了系统中的运动机构,降低了系统的装调难度。最后给出了具体设计实例。
实现小波变换的光学4f系统的设计
陈梨
2008, 29(supp): 53-58.
摘要:
小波变换是光学信息处理中一种重要的分析手段。在典型的光学4f系统的频谱面上放置根据小波函数设计出来的特殊滤波片,采用光学滤波的方法能够实现小波变换。本文采用光栅作为该系统的滤波片,根据光栅与小波频域函数之间的数学关系,借助ZEMAX软件来设计光栅以及整个4f系统。根据仿真结果可知,用光栅做4f系统的滤波片可以实现小波变换,并且该滤波片能够体现所用小波函数的特征。
一种机械驱动式液体可变焦透镜的设计
张薇, 张宏建, 田维坚
2008, 29(supp): 59-63.
摘要:
液体可变焦透镜基于仿生学思路,可以不采用任何移动组件,具有变焦能力强,变焦平滑、体积小、质量小,成本低廉、加工容易等特点, 在现代光学仪器中有广泛的应用前景。实现液体可变焦透镜的方法主要有3种。该文采用机械驱动方式设计了一种液体可变焦透镜并对其进行了检测。检测结果表明:该透镜由机械驱动控制液体表面曲率发生变化使透镜焦距变化,焦距变化量与利用光学设计软件分析结果相吻合;将该液体透镜置于普通定焦数码相机前,能调整系统离焦量,实现变焦拍摄,并得到了较好的成像效果。
计量测试
全景相机镜头畸变测量方法
丛杉珊, 王志坚, 张佳欣, 王加科
2008, 29(supp): 64-66.
摘要:
畸变是主光线的像差,即像方主光线和物方主光线不平行时,像方主光线和理想像面的交点不和理想像点重合。镜头的畸变直接影响着镜头的成像质量,因此必须对加工好的镜头进行畸变的测量。根据精密测角法,用现有的设备对待测的全景相机镜头的畸变进行测量,给出了测量结果。
一种单相机测量减速伞相对姿态的新方法
刘晓春, 雷志辉, 曹勇, 孙祥一, 张小虎, 王鲲鹏
2008, 29(supp): 67-71.
摘要:
减速伞与返回舱的相对姿态是决定返回舱能否成功着陆的关键,同时也是仿真试验及航天器进一步改进和设计的重要依据。由于返回舱尺寸的限制,传统的多目交会方法的测量精度难以满足工程需要。针对这一问题,提出一种单相机测量运动目标之间相对姿态的新方法——共线约束法。新方法原理是通过返回舱上的大顶摄像机对减速伞成像,然后根据已知的位置关系增加约束信息,最终求解伞舱的相对姿态。仿真计算表明:该算法在测量准确性及适应性上均有较好的表现。
基于光线追踪的三维轮廓测量技术研究
陈文建, 武风波
2008, 29(supp): 72-75.
摘要:
针对传统的三维轮廓测量中系统操作难和标定难的问题,提出一种基于条纹投影测量物体三维轮廓的新方法。文章给出系统的测量原理,详细讨论了CCD摄像机的标定方法和投影仪的标定过程,提出利用相位匹配方法求解空间坐标的概念。该测量方法去除了传统测量结构的平行度和垂直度的约束,系统标定和测量过程简单,工程上容易实现。理论分析和实验结果表明:该测量技术具有鲁棒性。
干涉法标定单轴晶片的光轴方向
王少凯, 彭承志, 蒋硕
2008, 29(supp): 76-78.
摘要:
量子通信实验中的光子纠缠源主要通过激光泵浦非线性晶体而产生。这类实验需要将晶体的光轴调在竖直平面内,一般采用偏振片来确定晶体光轴的方向,但仅通过消光现象只能确定晶体的2个本振方向,无法确定哪个方向是光轴方向。分析激光在通过偏振片与单轴晶体后,在观察屏上干涉条纹的走向与晶体光轴方向的关系,给出标定单轴晶体光轴方向的实验方法与实验结果。实验结果表明:光轴方向与干涉条纹的走向垂直,可以通过观察干涉条纹的走向来确定光轴的具体方向。
激光技术
利用激光对无人机探测定位的可行性研究
赵星龙, 赵延仲, 史建军, 赵京山, 张正武
2008, 29(supp): 79-82.
摘要:
为了对空中无人机实施有效反侦察,分析了激光探测系统对无人机进行有效监测的可行性;建立了激光发射接收系统和无人机上光电成像系统的模型;仿真了无人机成像镜头的镜面散射光特性以及焦平面反射光特性。以无人机位于10×103m的高度为例,分析了2种反射光下探测系统应用的可行性,分别得出其可用的探测激光入射角范围、探测系统光敏面上的光强分布特性和探测激光进行动态扫描时的回光变化特性。结果表明:无人机上成像镜头的焦平面反射光强度比镜面散射光强度要高很多,且有很好的原路返回特性;在无人机成像系统视场覆盖范围之内,利用焦平面反射光可以对无人机目标进行有效探测及定位。
激光雷达在靶场测量中的应用分析
邹士迁, 周霁
2008, 29(supp): 83-86.
摘要:
激光雷达是激光技术与传统雷达技术相结合的高新技术。由于激光雷达具有波束窄、测量精度高、分辨力高、抗干扰能力强、能够测量目标姿态、可对目标进行成像等优点,在国外靶场测量得到大力发展和应用。基于激光雷达技术特点及其与传统靶场光测设备相比的性能优势,分析其在靶场中的应用前景。
激光水下探测
周文佳, 王文亮, 虞波, 杨一明, 何焰蓝
2008, 29(supp): 87-89.
摘要:
鉴于水的吸收和散射效应,用普通光源进行水下探测一直以来都非常困难,利用激光的光谱特性和时间特性,可以有效减少水对光的吸收和散射效应。为了验证激光光源进行水下探测的可行性,利用He-Ne激光作为光源,分别对空气和水中物体的反射系数进行了测量,并与参考数据作了比较,实验效果良好。通过数据分析比较可以确定该物体的类别,最后对其应用作了展望。
激光的非相干合成技术
邢恩明, 尚卫东
2008, 29(supp): 90-93.
摘要:
以多台脉冲YAG激光器为研究对象,探讨了激光非相干合成实现高峰值功率激光输出的技术途径和应用领域,并给出了激光脉冲精密时域同步合成方法、计算机仿真结果、实际试验数据以及工程应用中激光对CCD传感器的致盲效果。
激光对卫星太阳能电池的毁伤效果研究
吴斌
2008, 29(supp): 94-99.
摘要:
分析了激光对目标的毁伤机理,通过变功率等时长激光照射、改变入射角度激光照射、太阳能电池破坏等试验,对激光干扰与毁伤效果进行了分析。随着激光照射时间的加长,太阳能电池的输出出现的不同变化趋势与入射激光的功率密度密切相关。在低于某一激光功率密度阈值时,激光照射引起的太阳能电池输出下降是暂时的,是可恢复的,低功率密度激光对太阳能电池的干扰和破坏主要是激光引起的热效应。当干扰激光功率密度足够高时,可对太阳能电池造成物理特性变化,从而产生永久性不可恢复的损伤。
光纤技术
光纤陀螺仪漂移数据分析及建模方法研究
李志宏, 张凯, 杨进华
2008, 29(supp): 100-104.
摘要:
光纤陀螺仪自诞生以来以其结构简单、性能稳定、成本低、体积小、质量轻等优点获得了广泛应用,但由于各种噪声的影响,使陀螺稳定性降低,所以降低噪声的影响成为提高陀螺稳定性的关键。围绕提高陀螺稳定性和精度,采用Allan方差对光纤陀螺的测试数据进行分析,识别出各项随机误差系数。采用时间序列分析方法,通过利用ARMA模型对漂移数据进行模型拟合,计算得出ARMA(2,1)为光纤陀螺仪漂移输出的适用模型,并利用此数据模型进行一步预测。通过对模型进行适用性检验,证实模型是适用的,为实际应用中对IFOG测试实现误差补偿奠定了基础。
一种光纤光栅动态应变传感器
杨鹏翎, 王群书, 冯国斌, 刘福华, 程建平
2008, 29(supp): 105-108.
摘要:
测量信号的波长解调是光纤光栅传感器研制的关键技术环节之一,尤其是对于动态波长变化的解调,一般采用干涉法检测信号波长,系统复杂而且稳定性较差。采用边沿滤波的方式,利用长周期光纤光栅作为线性边沿滤波器,对传感光纤布喇格光栅进行波长解调,研制了一种动态应变传感器,测量系统具有结构简单、测量重复性好的优点。使用该传感器可对动态应变信号实时无失真测量,测量灵敏度达到3nε/Hz,测量动态范围为DC~5000με。简要分析了光纤光栅传感探头的设计方法及它同被测物体的粘贴方法,并利用压电陶瓷微位移器检验了该传感器的频率响应特性。
一种基于三角波相位补偿的闭环光纤陀螺检测新方法
刘冰, 郭栓运
2008, 29(supp): 109-112.
摘要:
分析研究了光纤陀螺三角波相位补偿闭环检测的原理,提出一种新检测方法。对于三角波调相下的转速测量,推导出转速和系统转过角度θ的表达式及多个周期的转速测量,对测量动态范围进行扩展,得出转速在较高或极低时的测量方法,并分析了各个参数对转速的影响。通过理论分析,利用单片机对信号进行检测,该方法简单实用,成本低。给出了电路实现的流程,分析了影响系统测量精度的因素,并给出解决方法。
环型光纤束的结构概述
朱云青, 徐明泉, 赵锦琳, 张熙岳
2008, 29(supp): 113-116.
摘要:
环型光纤束具有可实现同轴照明、光斑均匀、无阴影等优点, 近年来广泛应用于机器视觉、光学仪器、影像处理等技术领域。从环型光纤束的照明方式入手,着重描述了环形光纤束直接照明方式中的单环、双环、多环、小倾角(0°~30°)、大倾角(30°~60°)、轴向型等光纤束和间接照明方式中的球顶(穹顶)形、扩散型、漏射型等光纤束。对环形光纤束的结构特征和应用特征加以总结,并给出了制作相应光纤束的注意事项。
基于干涉原理的光纤Bragg光栅反射光谱特性分析
付建伟, 肖立志, 于慧俊
2008, 29(supp): 117-119.
摘要:
Bragg条件方程是光纤传感技术的理论基础之一,对理解光纤Bragg光栅的传感机理具有重要的理论价值。从光的干涉原理出发研究了光纤Bragg光栅的反射光谱特性,推导出Bragg条件方程。结果表明:利用干涉原理推导出的结果与利用模耦合理论推导出的结果吻合较好。
图像处理
基于旋滤波的颗粒衍射图样滤波方法
屈红, 马卫红
2008, 29(supp): 120-123.
摘要:
应用光衍射法测量颗粒粒径,在实际测量过程中,由面阵CCD接收到的待测颗粒衍射图样不可避免地存在各种噪声,影响了衍射图样的处理结果。因此,对衍射图样进行高精度地分析和处理是非常重要的。在分析几种常见滤波算法的基础上,考虑到光衍射法对衍射花纹的特殊要求,提出基于旋滤波的衍射条纹图滤波方法。对仿真衍射花纹的滤波结果证明了曲线窗口旋滤波方法可以较好地去除衍射花纹的噪声,同时有效地保持了图样中的有用信息,能够很好地提高颗粒粒径的测量精度。
一种非线性摄像机标定的仿真实现
鱼奋岐, 雷金利
2008, 29(supp): 124-126.
摘要:
在从二维图像获取三维信息的过程中,摄像机标定是必不可少的步骤之一,而且摄像机的标定结果在很大程度上会影响机器视觉系统的性能。在摄像机标定过程中,采用非线性摄像机模型对摄像机成像关系进行描述,以便获取更加准确的摄像机参数来改善机器视觉系统的性能。最后,给出了该非线性摄像机模型标定的仿真结果。
虚拟现实技术在计算机仿真中的应用探讨
严鸿瑞, 马礼举
2008, 29(supp): 127-129.
摘要:
虚拟现实技术是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,通过操作者的视、听、触觉等感官途径,产生身临其境感觉的交互式视景仿真。虚拟现实技术的核心是确立准确的虚拟对象及环境,采用计算机硬件技术及软件处理技术产生具有动态、声像、感知功能的三维空间环境,并使操作者能够进入该环境,直接观测和参与该环境中事物的变化与相互作用。通过对虚拟现实技术和计算机仿真进行比较,阐述了虚拟现实技术应用于计算机仿真的意义,讨论了虚拟现实技术的技术关键。
稀疏孔径结构优化的蒙特卡罗反演方法
易红伟, 李英才, 王矫, 樊超
2008, 29(supp): 130-135.
摘要:
对光学稀疏孔径结构与系统调制传递函数的基本关系进行了讨论。提出一种利用蒙特卡罗反演方法进行稀疏孔径结构优化设计的新方法。新方法对模型空间进行离散化后使待考察孔径结构模型的数量大大缩减,并用随机搜索和系统搜索交替的方式对模型空间进行搜索,提高了孔径结构优化的速度。为了验证新方法的有效性进行了相应的计算机仿真实验。在仿真实验中对子孔径数为3,4,5,6和7的二维稀疏孔径结构进行了优化计算。优化结果与相关文献的分析结果基本一致,从而证明了该方法的正确性。同时,对新方法的优化效率进行了测试。测试结果表明:该方法具有较高的优化效率。
理论研究
空间斜入射一维表面波的衍射理论
宋晓娜, 苗润才, 朱峰, 鄢锐
2008, 29(supp): 136-139.
摘要:
通过一维低频液体表面波激光衍射实验,得到了稳定、清晰的衍射图样。当入射光的方向与表面波的传播方向共面时,衍射图样的分布方向位于该平面。当入射光的方向与表面波的传播方向不共面时,衍射图样的分布方向与入射光不共面。通过建立适当的坐标系,理论上导出了空间斜入射一维表面波的衍射公式,并进一步得到衍射图样分布方向与激光入射角之间的关系。最后通过计算得到表面波的波长,并与其他运算方法(液体色散关系)得到的结果进行对比,两者结果十分吻合。
不同波长线性偏振光在扭曲型向列液晶中的透射特性
倪帮辉, 陈婷, 冯仕猛, 谢嘉宁
2008, 29(supp): 140-144.
摘要:
向列扭曲型液晶可视作N层双折射材料晶片叠合而成,其相邻晶片的光轴依次旋转一个小的角度。提出一种线性偏振光在向列扭曲液晶中的反射模型,并用电场适量叠加方法研究向列扭曲型液晶中光的传播特性。数学模拟计算表明:如果线性偏振光垂直入射到液晶,其不同波长透射光强度与向列型液晶内部结构有关。实验研究了不同波长光在不同电压下在扭曲型液晶体中的透射特性,结果表明:在不同电压下不同波长光的透射曲线不同。最后在理论上对此作了进一步解释。
头盔瞄准具瞄准线参数解算方法的研究
鱼奋岐, 雷金利
2008, 29(supp): 145-147.
摘要:
结合双目机器视觉测量技术和CCD测量的原理,给出一种头盔瞄准线参数测量新方法,对可能存在的误差源进行分析,并提出解决方法。双目机器视觉测量方法在头盔瞄准具瞄准线测量数学模型的基础上,应用机器视觉方法对头盔上的特征点进行重建,获取特征点的坐标进而解算瞄准线的参数。双目机器视觉测量系统结构简单,测量精度能满足头盔瞄准具瞄准线参数解算的精度要求。
利用补色提高白光LED显色指数方法的研究
张鸣杰, 王蔚生, 徐佳, 邱崧
2008, 29(supp): 148-151.
摘要:
显色指数Ra是评价光源性能的一个重要指标,本文提出了利用补色提高白光LED显色指数的方法:在白光LED相对光谱功率分布曲线缺少波段处补色,具体通过改变补色光主波长位置和调节补色光强度,计算出在不同位置和补色光强时合色光的显色指数,再根据最大显色指数确定补色光的主波长和光强度的大小。本文对OSRAM公司LE W E2A型号的白光LED进行补色,结果是在1处补单色光后白光LED的显色指数从原来的79.59提高到了85.76,在2处补2单色光后,合色光的显色指数提高到了93.01。
近轴光线传播的矩阵变换
尤建村
2008, 29(supp): 152-154.
摘要:
几何光学所描述的光的直线传播、折射定律、反射定律以及透镜成像等光学现象是其最基础最经典的内容。应用矩阵变换法,在近轴理想光学系统中解析了几何光学中的几种经典结果,并推导出5种光学现象的光线传播变换矩阵。