航空相机是装载在飞机上用以拍摄地表景物来获取地面目标的光学仪器。为满足远距离摄影的要求,需要物镜有较长的焦距,以使远处的物体在像面上有较大的像。因此,设计了长焦距航空相机。设计焦距为550 mm,F数为6,视场2ω=9°的长焦距航空相机光学系统。在对长焦距航空相机的物镜进行设计时,首先,选取双高斯物镜作为初始结构。为了提高系统的像质,可使用ZEMAX对系统进行优化。对优化后的系统进行标准化及公差分析,最后得到符合要求的光学系统。该系统在每毫米80对线空间频率下,MTF大于0.15,具有良好的像质。

介绍了BOM模板结构及其相互关系,采用BOM开发标准设计光电信息控制系统的层次化仿真框架和模型设计,阐述模型实现的基本方法,建立了基于BOM的HLA光电信息控制仿真系统,说明了光电信息控制仿真系统的开发步骤和实现过程。基于BOM标准构建的光电信息控制仿真系统可有效提高系统效率和模型重用性,为今后光电信息控制仿真系统的高效开发提供有利技术支持。

彩色液晶显示器件(CLCD)在相同电压驱动条件下,各波长电光特性有很大差异,从而对图像显示的色彩饱和度有较大的影响。用UV-Vis8500型双光束紫外/可见分光光度计测量在不同电压驱动下负性TN-LCD,STN-LCD和VA-LCD的电光特性,分析比较其三基色的电光特性、阈值特性和陡度随波长的变化关系。结果表明,TN-LCD的Vth、Vsat和V50随波长的增大而减小,而Vth、Vsat和V50减小的快慢基本一致;STN-LCD的Vth、Vsat和V50随波长的增大而减小,而Vth、Vsat和V50减小速度在各波长上快慢不一;VA-LCD的Vth、Vsat和V50都是随着波长的增加而逐渐增大,而Vsat增大速度比V50快,V50增大速度比Vth快。对常用三种不同负性液晶显示器件驱动电压的选取进行比较分析,其结果为CLCD选取驱动电压提供一定的指导作用。

应用模式耦合理论系统地研究了空气孔辅助六芯光纤的耦合特性。特别考虑了非临近纤芯对互耦合系数及自耦合系数的作用,分析了光纤结构参数变化对耦合系数、串扰及模场面积的影响。研究表明,通过调整光纤的结构参数,可以充分利用光纤的横截面,有效降低纤芯间耦合,在保持低串扰(-30 dB以下)的前提下,实现较大的单芯有效面积(120~150 μm2)。

为了提高光子晶格的衍射效率,加快晶格写入时间,尝试在掺Fe浓度相同的双掺Mg:Fe:LN晶体([Fe:]0.03 wt.%,Mg:2.0 mol)和Fe:LN晶体([Fe:]0.03 wt.%)中分别用[λ]为488 nm半导体激光器和532 nm Nd:YGA固体激光器写入一维光子晶格,对比研究了两晶体内光子晶格最大衍射效率[η]和时间[t]的关系。实验结果表明,在双掺Mg:Fe:LN晶体内写入光子晶格时间比Fe:LN晶体所需时间短、衍射效率高。

使用V-I传输矩阵法分析了相移量、相移点位置以及啁啾系数对啁啾相移光纤光栅透射谱特性的影响,并分析了在啁啾光纤光栅中同时引入多相移时生成的多陷波滤波器的波长间隔,发现其与以同样的位置引入单相移时陷波滤波器的波长偏离间隔基本一致。依据仿真分析结果,可以优化啁啾相移光栅相移数量、位置间隔、啁啾系数和相移量的参数选择,设计出实际需要的多波长滤波器。

介绍了富勒烯材料在光限幅领域的研究进展,利用杂化合成方法制备了聚苯乙烯-富勒烯聚合物,并对合成的样品进行了性能表征,合成的聚合物材料具有均匀的分布特性,通过Z扫描实验对材料的非线性特性进行了测试分析。结果表明,该材料在较高线性透过率条件下具有良好的非线性限幅效应,对研制高性能的激光防护器具有重要意义。

针对部分灰度图像分辨率和对比度低、噪声大、视觉特性差等特点,提出了一种基于小波变换和直方图均衡的新的图像增强方法。该方法将小波变换的多尺度、多分辨率的特点和直方图均衡化的方法相结合,同时再辅以中值滤波去噪和同态滤波增强,从而在很大程度上克服了单一的直方图均衡化进行图像增强时会丢失图像细节信息、增强图像噪声等的不足。实验结果验证文中方法对图像的分辨率和对比度增强有很好的效果。

空间分辨率是BOTDA传感系统的一个重要参数,其主要取决于泵浦脉冲光的宽度。为了提高BOTDA系统的空间分辨率,在不改变泵浦脉冲光宽度的情况下,采用螺旋式盘绕传感光纤的方法,分析了布里渊散射传感原理,理论上分析采用螺旋式盘绕光纤对提高实际测量空间分辨率的影响。实验中泵浦脉冲光宽度为10 ns,BOTDA系统采样间隔为0.4 m。采用1 m长螺旋式盘绕传感光纤监测0.5 m管线轴向温度分布,监测空间分辨率为0.5 m。分析结果表明,采用螺旋式盘绕光纤更有利于提高监测管线温度场的空间分辨率。

针对天地背景轮廓线具有波动起伏、边缘模糊及轮廓边缘灰度值变化缓慢的特点,采用灰度阈值方法,实现了多种天地背景边缘轮廓提取,可为后续的天空背景图像分割及空中目标检测提供技术支持。算法具有实现简单、计算量小、运行速度快、定位精确、抑制噪声的特点,弥补了经典图像边缘提取算法的不足,并结合远距离摄录的天空海面、天空海面岛屿、天空山地等背景的视频图像,给出了文中检测算法与其他算法的图像处理结果对比分析。

对于传统的重复控制,虽然能够很好的解决SPWM逆变器输出谐波问题,但在低采样率时,控制系统不容易稳定。在大功率逆变器应用场合,功率器件的开关频率一般较低,因此控制系统的采样频率也相应较低。此时,传统的重复控制的应用将出现困难。文中将重复控制中的相位补偿环节进行改进,提出分数相位超前重复控制,该方案不仅扩大了系统的稳定裕度,还减小了稳态误差。仿真结果表明,分数相位超前重复控制具有更好的稳定性。

主要对激光加工多自由度工作台控制系统的硬件和软件进行了设计。系统选用多轴运动控制器(PMAC)作为核心控制器,实现对激光加工5个运动轴的控制。介绍了双端口RAM实现上位机与PMAC的通讯方法,这种方法可以大大提高系统的通信速度。设计了可视化人机交互界面,为用户联系控制系统提供了一个友好的交互窗口。表述了PMAC运动程序及PLC程序的编写过程,为用户自主进行程序开发提供了指导。这些研究分析对硬件设计和软件开发都具有重要的参考意义。

介绍了一种应用于高精度跟瞄系统的自抗扰控制器。通过与常规PID比较,对该控制器进行了功能分析,并结合实际系统,分析出其在控制上的优越性;分别采用PID控制器和自抗扰控制器对高精度跟瞄系统的速度环进行了设计。在Matlab仿真和实验验证中得到了一致的结果:自抗扰控制器能改善伺服系统的速度响应特性,可以实现阶跃响应快速无超调。在突发扰动条件下,自抗扰控制器的跟踪精度稳定性和鲁棒性均优于常规PID控制器。

激光诱导等离子体技术长期以来都是研究激光与物质相互作用的重要课题。研究并设计了激光诱导等离子体实验系统,应用Nd:YAG激光器诱导Al样品产生等离子体,获得了不同能量下的Al等离子体发射光谱,分析了Al样品中所含元素种类以及谱线强度与激光能量之间的变化关系。实验结果表明,Al样品中含有Fe、Mg元素,随着激光能量的增大,谱线强度明显增大。

介绍了基于HLA平台的水面舰艇光电干扰仿真系统的组成、主要模型及工作流程,对其中的反舰导弹运动模型和红外场景三维模型进行了详细描述,并对仿真结果进行了分析。文中建立的仿真系统可用于舰艇光电干扰演练和性能评估。

随着光纤传感技术的不断发展,几乎在各个领域得到研究与应用。首先介绍了光纤的结构与分类,光纤传感器的工作原理、分类及其特点,光纤弯曲损耗;其后介绍了光纤传感技术的发展现状及其在各领域的应用;最后是对光纤传感技术发展的进一步展望。

提出了一种基于OTDR的分布式光纤传感系统的海底管道安全检测技术,分析了检测系统的组成工作原理,阐述了检测系统定位结构和方法,通过注入脉冲与接收到的信号之间的时间延迟得到扰动的位置。理论分析和测试结果表明,该测试系统具有较高的稳定性和定位精度。

采用顺向电压法测量LED的接面温度。通过使用数据采集卡,建立高功率LED的自动化接面温度测量系统,并以市场上现有的高功率LED为例进行了测量与对比,建立了高功率LED的I-V特性曲线及其电流—接面温度曲线,最后对测量结果与特性曲线进行了分析讨论。

卫星工具软件包(STK)是航天领域进行卫星系统仿真和分析的重要工具,能够满足卫星二维和三维的可视化仿真要求。在对STK/Connect模块进行研究的基础上,利用STK/Matlab接口模块,对航天器与目标的可见性进行仿真,取得了良好的效果。