电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室， 河南洛阳471003
采用1 064 nm激光辐照可见光面阵CCD时，在其光敏面上观察到了规则点阵，相邻格点的间距约为99.38 μm。改变激光的入射参数发现，规则点阵的产生与激光的入射能量、束散角和入射角无关，而与激光的波长有关，532，632，670和780 nm激光辐照时均没有观察到规则点阵的出现。更换不同型号的CCD，像元尺寸由3.75 µm增大为5.6 µm，相邻格点的间距却由99.38 μm减小为63.84 µm。改变前置光学系统的F数、焦距和光路结构，相邻格点的间距均保持不变。通过采用高分辨率的折返镜头开展实验，发现点阵中的每个格点与CCD光敏面上的像元一一对应，并且实验测得的格点间距与衍射效应计算的格点间距最大偏差仅为1.18 μm，证明了规则点阵是由于CCD光敏面的二维光栅衍射效应引起的。
激光辐照 规则点阵 可见光面阵CCD F数 laser radiation regular lattice visible array CCD F-number
电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室, 河南洛阳 471003
非均匀性是影响数字微镜器件（Digital Micro-mirror Device, DMD）红外场景产生器投射红外场景质量的主要因素之一, DMD红外场景产生器必须经过非均匀性校正才能满足复杂环境下红外成像设备内场仿真试验的应用要求。给出了 DMD红外场景产生器的非均匀性校正流程；提出了一种更适合于现有测试条件的变尺度稀疏网格非均匀性测量方法；采用线性化和分段校正进行离线数据处理；采用“在线查表法”进行实时非均匀性校正。仿真结果表明: 经过变尺度稀疏网格测试法及非均匀性实时校正算法, 可将非均匀性降低至 0.5%左右, 显著提高了 DMD红外场景产生器的红外场景仿真质量。
红外场景产生器 数字微镜器件 非均匀校正 变尺度稀疏网格 infrared scene simulator, DMD, nonuniformity corre
1 中国人民解放军63908部队, 河北 石家庄 050000
2 陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050000
3 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471000
对比分析现有光束扫描系统的优劣, 提出采用二维振镜扫描系统作为多光谱集成靶标的光轴调向装置, 光轴调向装置的调向精度影响多光谱集成靶标的校准精度。通过对二维振镜扫描系统调向误差进行分析, 建立二维振镜扫描系统调向模型, 并进行了二维振镜扫描系统调向误差测量实验。结果表明: 二维振镜扫描系统的方位角误差和俯仰角误差小于8″, 调向角误差小于9″, 调向误差小于10″, 能够满足多光谱集成靶标光轴调向精度要求。
光轴调向 二维振镜扫描系统 误差分析 多光谱集成靶标 optical axis alignment 2D galvanometer scanning system error analysis multispectral integrated target
军械工程学院 军械技术研究所, 石家庄 050000
提出一种基于靶标调向装置的脉冲激光测距机光轴平行性检测方法。靶标十字分划中心分别与脉冲激光测距机白光瞄准光轴十字分划中心和激光发射光轴光斑中心对准, 通过读取码盘数据计算光轴平行性误差。该方法操作简单, 能够实时定量地检测光轴平行性误差, 有效地提升了检测精度, 实现了光轴平行性检测的数字化、自动化。
脉冲激光测距机 靶标调向装置 光轴平行性 pulsed laser rangefinder target alignment device parallelism of optical axis CCD CCD
军械工程学院军械技术研究所, 河北 石家庄 050003
为满足现代复合光电系统多光轴一致性的在线检测需求, 提出一种基于光学自动瞄准和惯性测量的大间距多光轴夹角测量方法。利用惯性传感器提供一个准确且可移动的基准坐标系, 瞄准被测光轴并测量其在基准坐标系中的单位向量坐标, 再由向量坐标计算光轴夹角, 以此检测光轴一致性。构建了测量系统的原理样机, 并采用蒙特卡罗法对其测量不确定度进行评定。对复合光电系统中激光测距机与红外热像仪的光轴一致性进行实际检测, 实验结果表明, 激光发射轴与瞄准轴的一致性测量误差为24.4″, 红外热像仪光轴与瞄准轴的一致性测量误差为27.0″。采用移动测量的方式, 扩大了测量范围、提高了测量效率, 为野外环境下大间距多光轴一致性在线检测提供了一种有效的手段。
测量 多光轴一致性 在线检测 大间距 惯性传感器
军械工程学院 军械技术研究所, 河北 石家庄 050003
由于被测对象相距较远, 高精度的公共测量基准难以建立, 因此大尺寸空间角测量的难度较大。为了解决大尺寸条件下空间角的现场测量问题, 提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法。首先, 阐述了大尺寸空间角的测量原理并且设计了测量系统。然后, 对测量系统中基于二维振镜的光轴指向不确定度进行了研究, 重点分析了各类误差对光轴指向不确定度的影响。最后, 利用蒙特卡洛仿真对各项误差所引起的光轴指向不确定度进行评定, 为光轴跟踪装置的误差分配及其指向精度的现场评估等工作奠定了基础。
大尺寸空间角 惯性测量 不确定度评定 蒙特卡洛 large-scale spatial angle inertial measurement uncertainty evaluation Monte Carlo 红外与激光工程
2016, 45(11): 1118004
军械工程学院 军械技术研究所, 河北 石家庄 050000
随着大型装备制造工业飞速发展, 其制造与装配等过程对大尺寸空间几何量的测量技术要求越来越高。为了分析大尺寸空间几何量测量中的空间角测量技术的发展, 在综述5种传统大尺寸空间角测量方法的基础上, 介绍了大尺寸空间角测量方面国内外相关研究的3种新的代表性成果。着重阐述了一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法, 该方法将光电自准直跟踪技术与惯性测量技术有机结合, 测量范围更大、便携性更强, 特别适合外场条件下大尺寸空间角的快速测量。测试结果表明, 目前其有效测量范围可达10 m, 测量精度为0.5°, 同时还针对系统测量范围与测量精度的进一步提高提出了改进方案。
角度测量 大尺寸 自准直 惯性基准 angle measurement large-scale autocollimation inertial reference
军械工程学院 军械技术研究所, 河北 石家庄 050000
为了降低光纤陀螺(FOG)的随机噪声以及消除异常采样信号的干扰, 提出一种鲁棒平滑滤波算法。利用权重函数为FOG每个采样数据迭代加权, 给异常值分配较低权重给高质量数据分配较高权重, 有效提高了平滑滤波的鲁棒性。采用广义交叉验证估计平滑参数再利用离散余弦变换计算原始FOG数据的平滑值, 提高了平滑滤波的运算速度。软件仿真和实际实验结果表明, 相比传统最小二乘平滑滤波算法, 所提算法能够有效抑制FOG随机噪声和异常采样信号的干扰, 并且对时变的FOG信号具有较好的跟踪能力。
光纤陀螺 鲁棒平滑滤波 离散余弦变换 迭代加权 fiber optic gyroscopes robust smoothing filter discrete cosine transform iteratively weighted 红外与激光工程
2016, 45(6): 0617005
军械工程学院 军械技术研究所, 河北 石家庄 050000
针对大型装备装配过程中的大尺寸空间角测量问题, 提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法并且设计了相应的测量系统。该测量系统利用自准直原理获取被测轴线方向, 通过内部陀螺仪和编码器测量被测轴线在惯性坐标系中的单位向量坐标, 然后根据每个被测轴线在公共基准内的单位向量坐标值实现空间角的计算。建立了大尺寸空间角测量的数学模型, 并对测量系统的测量不确定度进行分析和计算。最后搭建了测量系统的原理样机并利用原理样机在实验室进行了模拟测量实验。实验结果表明, 原理样机的实际测量误差为14”, 满足了测量精度的要求。该方法采用惯性空间作为公共测量基准, 有效地解决了测量大尺寸空间角时测量基准难以建立和传递的难题, 使得测量过程更加灵活、高效。
大尺寸测量 空间角测量 坐标测量 惯性基准 自准直 large-scale measurement spatial angle measurement coordinate measurement inertial reference autocollimation
