1 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 石家庄 050003
2 32181部队, 石家庄 050003
3 中国卫星海上测控部, 江苏 江阴 214400
为了更准确地反映湍流的实际特征，在光波的大气传输模拟中应采用修正大气折射率谱模型.本文针对该谱模型提出了一种高精度湍流相位屏生成方法.通过改变模型在低频区的采样设置，实现了基于修正大气谱的湍流相位屏高精度生成.通过与原始FFT法、次谐波法以及改进前的优化方法相比发现，本文提出的改进后的优化方法能将相位屏低频区域的最大相对误差从改进前的6.75%减小到1%，作为比较，原始FFT法在低频区的最大相对误差为22.99%，次谐波法为16.81%.利用该方法所生成的相位屏对高斯光束在湍流中的传输进行了模拟并对光束扩展和光束漂移等二阶统计特性进行了估计.结果表明，在弱扰动条件下，模拟结果和理论预测的结果是一致的；在强扰动条件下，随着距离的增加，模拟结果与理论结果偏差越来越大，其中光束扩展与理论预测的偏差最大可达6 cm，而光束漂移可达1 cm，这是由于理论模型无法预测漂移饱和现象而导致的.在与Von-Karman谱的模拟结果比较时发现，修正大气谱估计的光束扩展大于Von-Karman谱的估计且在光束漂移的预测中比Von-Karman谱更快的达到饱和，这正是修正大气谱高波数处存在"凸起"的结果.本文提出的方法生成的相位屏能够有效的表征实际大气的折射率扰动特性.
大气湍流 湍流相位屏 长期光束扩展 短期光束扩展 光束漂移 Atmospheric turbulence Turbulence phase screen Long-term beam spread Short-term beam spread Beam wander
1 陆军工程大学石家庄校区 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 中国人民解放军63908部队,河北 石家庄 050003
当前微流控表面增强拉曼散射(SERS)检测领域常用的贵金属纳米颗粒溶胶单位体积内热点区域数量有限且热点区域范围较小, 而贵金属纳米三维阵列结构加工时间长, 成本高昂并存在“记忆效应”。本文提出了集成到微流道的复合Ag/SiO2正弦光栅SERS基底结构, 可以利用激光干涉光刻技术进行制备, 无需预制掩膜版, 可实现大面积、低成本SERS基底简易快速制备。利用严格耦合波分析方法(RCWA)建立了复合正弦光栅表面电场增强数学评估模型, 推导了表面等离子体共振(SPP)耦合吸收率数学模型, 分析了入射光、复合正弦光栅结构与外界环境介电常数的优化匹配关系, 得到了入射光785 nm条件下的最佳复合正弦光栅结构。通过制备加工并实验验证了复合正弦光栅的SERS性能, SERS增强因子(EF)能够达到104。
复合正弦光栅 微流控 RCWA RCWA composite sinusoidal grating SERS SERS microfluidics
1 温州大学激光与光电智能制造研究院, 浙江 温州 325035
2 温州市质量技术监督检测院, 浙江 温州 325027
为探究熔覆涂层表面加载激光冲击波对其应力状态、大小及微观组织的影响, 采用高能量脉冲灯抽运YAG 激光器对NiCrBSi合金涂层进行激光冲击调控, 利用X射线衍射应力分析仪对激光冲击调控前后的合金涂层表面应力状态进行分析, 利用扫描电镜观察涂层微观组织, 探究涂层组织与激光冲击波植入拉应力的关系。结果表明, 激光双点离散冲击后, 冲击区与近冲击区均呈压应力, 最大压应力为-350 MPa。单道单层连续激光冲击后, 熔覆层压应力最大值为-328.74 MPa, 植入压应力最大可达489 MPa。激光冲击前熔覆层未搭接区较搭接区的组织更均匀, 初始晶粒更细小。激光冲击前熔覆层搭接处的最大主应力平均值约130 MPa, 与单道单层相近, 最小主应力表现为压应力均值约-20 MPa, 但激光冲击后搭接处的应力降幅仅250 MPa, 比单道单层小。
激光熔覆 激光冲击 残余应力 laser cladding laser shock NiCrBSi NiCrBSi residual stress
1 陆军工程大学 石家庄校区 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 中国人民解放军32181部队, 河北 石家庄 050000
为了解决红外与可见光图像融合时信息容易相互干扰、影响融合质量的问题, 将引导滤波、高斯低通滤波与非下采样方向滤波器组相结合, 提出一种新的图像融合方法。利用引导滤波和高斯低通滤波, 将源图像分解为低频近似部分、强边缘部分和高频细节部分, 并将高频细节部分进行非下采样方向滤波, 进一步得到高频方向细节部分; 对低频近似部分应用基于局部区域能量的融合规则, 对强边缘部分提出一种基于卷积稀疏表示的融合规则, 对高频方向细节部分提出改进的脉冲耦合神经网络的融合规则, 得到相应的融合部分, 并通过逆变换得到最终的融合图像。对多组红外与可见光图像的实验结果表明, 算法得到的融合结果的主观视觉效果和客观评价指标均优于传统的图像融合方法, 其客观评价指标中的标准差、信息熵、互信息、平均梯度和空间频率相比融合效果较好的基于离散小波变换和稀疏表示的融合方法平均提高20.28%、2.24%、47.41%、5.34%、8.02%。
图像融合 边缘保持滤波 引导滤波 非下采样方向滤波器组 脉冲耦合神经网络 拉普拉斯能量和 image fusion edge-preserving filter guided filter nonsubsampled directional filter bank pulse coupled neural network sum of modified laplacian
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
基于引导滤波和非下采样方向滤波器,提出了一种多尺度方向引导滤波图像融合方法,该方法兼具边缘保持特性和方向信息提取能力,能够有效提取源图像的有用信息。所提方法对源图像进行多尺度方向引导滤波,得到了包含低频近似部分和强边缘部分的低频分量,而后通过高斯低通滤波将其进行有效分离,分别应用基于卷积稀疏表示和区域能量自适应加权平均的融合规则;对高频细节方向分量应用显著性与引导滤波相结合的融合规则,以保持空间一致性,得到了相应的高频细节融合分量。结果表明,所提方法能更好地提取源图像的目标特征信息,保留丰富的背景信息,客观评价指标优于现有方法,融合结果具有更好的主观视觉效果。
图像处理 图像融合 引导滤波 卷积稀疏表示 非下采样方向滤波器组 显著性 空间一致性 光学学报
2017, 37(11): 1110004
军械工程学院 军械技术研究所, 河北 石家庄 050000
为了提高基于二维振镜光轴平行性检测方法的检测精度, 简化测量操作步骤, 设计了一种基于二维振镜扫描系统的多光谱集成靶标。通过多光谱集成靶板与LED照明光源结合, 解决一靶专用中需要频繁更换、反复调校靶板及光源的问题。利用二维振镜进行十字分划中心对准, 提高CCD检测方法的测量精度; 采用像差优化的卡塞格林准直系统, 改善十字分划成像质量。通过光轴平行性检测实验, 多光谱集成靶标校准精度达到了0.10 mard, 该精度满足多光谱光电系统光轴平行性高精度和自动化检测的要求。
光轴平行性 自动检测 二维振镜 卡塞格林准直系统 optical axis parallelism automatic detection two-dimensional galvanometer Cassegrain collimator system
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
