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2016年 第7期

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系统与设计
大视场小F数同轴Offner结构热红外光谱仪的设计
张营, 丁学专, 杨波, 刘银年
2016, 38(7): 537-541.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
热红外成像光谱仪广泛应用于工业研究、环境监测以及自然资源探测等多个领域.随着大面阵红外探测器技术的发展,大视场大相对孔径热红外光谱仪已成为遥感领域新的发展方向.本文介绍了一种基于凸面光栅的同轴Offner结构,对常规Offner结构进行改进,仅使用一块大凹面反射镜,在凸面光栅的位置插入带有负像散的校正透镜.设计验证结果表明,这种结构在热红外波段具有非常优异的表现,较传统Offner结构能实现更大的视场,更小的F数.最后利用这种结构设计了60 mm狭缝视场,F数为2的热红外光谱仪,其成像弥散斑直径小于5 μm,MTF达到衍射极限.该热红外光谱仪系统结构紧凑,非常适合航天航空遥感的应用.
通道可编程水色成像光谱仪CCD成像电路设计
李建伟, 危峻, 崔毅
2016, 38(7): 542-549.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
为满足水色成像光谱仪通道可编程的需求,针对E2V公司大像元高灵敏度帧转移CCD55-30设计了成像电路.利用PGP(棱镜/光栅/棱镜)分光组件成像在探测器光敏面,由FPGA控制成像时序,实现了推扫式成像光谱仪的光谱中心波长和通道带宽可编程,同时在全帧模式下能够分批下传全光谱定标数据.通道可编程技术即将应用于我国新型水色成像光谱仪,可大大降低图像数据传输率,并提高对地光谱观测灵活性.
自定义窗口的红外成像系统设计
王明昌, 樊养余, 王新
2016, 38(7): 550-555.
摘要 PDF免费下载(14)
摘要:
红外焦平面探测器已经迅速成为红外成像领域的主流器件.针对某些红外跟踪装置模拟器需要使用诸如320×256、128×128、64×64等多种像元数的特殊要求,系统通过利用探测器自定义窗口工作模式的功能来满足该需求.探测器偏置电压由高精度电压参考源实现,外围电路采用低噪声设计技术,输入输出的数字信号均进行光电隔离.系统以FPGA为核心,实现了探测器基本时序控制、窗口模式设置、数字视频接口、RS422接口、模数转换和视频显示等功能,完成了自适应非均匀性校正、自动盲元剔除、图像增强和灰度拉伸映射等算法,可以同时满足观测和算法验证等多种需求.
制冷型红外探测器关键驱动与信号处理电路设计
杨小乐, 史漫丽, 凌龙
2016, 38(7): 556-560.
摘要 PDF免费下载(23)
摘要:
驱动与信号处理电路是红外成像系统的重要组成部分,高质量的电路有利于系统获得高信噪比.针对制冷型红外探测器电学接口特点,成像电路架构采用焦面电路和信号处理电路,基于电路架构,设计出高集成度、低噪声的驱动与信号处理电路,给出部分仿真结果和电路噪声估算方法.介绍了一种软硬结合的降噪方法,最后给出了电路核心指标噪声的测试方法和具体噪声值.
红外跟踪测量系统动态精度偏置检测方法研究
李桂芝, 郑重, 吕瑶, 钟辉
2016, 38(7): 561-564.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
利用动态精度靶标能够确定被检测光电经纬仪回转中心的空间位置.提出了动态精度偏置检测方法,实现对非中心红外跟踪系统动态角测量精度的检测,由于不需要在轴端镜头上加装分光镜组,不改变系统的转动惯量,提升了非中心系统的动态检测精度.对检测数据处理,验证了该方法的有效性,并在某型光电经纬仪检测中得到应用.
材料与器件
四象限探测器输出非均匀性分析与矫正
张骏, 钱惟贤, 刘泽伟
2016, 38(7): 565-570.
摘要 PDF免费下载(12)
摘要:
对四象限光电探测器系统的原理及其定位误差进行了分析,并提出了一种标定并修正其固有误差以及四象限非均匀性的方法.推导得出了入射光线偏移角度和输出电压的关系,并通过实验和计算得到了证实.为改善四象限探测器探测精度以及消除各项误差的影响提供了一种方法.
表面处理对Au-CdZnTe电极接触性能的影响
张大众, 朱丽慧, 孙士文, 周昌鹤, 虞慧娴, 徐超
2016, 38(7): 571-576.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
碲锌镉(CdZnTe)是制备X射线、(y)射线探测器的一种理想半导体材料.CdZnTe欧姆接触电极是制备CdZnTe核辐射探测器的关键技术之一.表面加工状态是影响欧姆接触性能的重要因素,文中研究了4种表面处理工艺对Au-CdZnTe电极接触性能的影响.研究发现对晶片表面进行溴甲醇腐蚀处理和机械化学抛光均有助于提升Au-CdZnTe电极欧姆接触性能.对晶片进行机械化学抛光后再进行溴甲醇腐蚀处理,使用这种晶片所制备的电极具有更加优良的综合电学性能.
n-on-p锑化铟薄膜的液相外延生长
李忠良, 陈建才, 叶薇, 李增寿, 刘世能
2016, 38(7): 577-580.
摘要 PDF免费下载(18)
摘要:
用水平开管液相外延技术在锑化铟衬底上用富铟锑化铟母液生长锑化铟薄膜材料,薄膜材料具有n-on-p结构,衬底为p型层,掺Ge,浓度1×1015～5×1016 cm-3;薄膜为n型层,掺Te,薄膜面积20 cm×25 cm,厚度2～3 μm,表面平整度±0.2 μm,浓度1×1017～5×1018 cm-3.n-on-p锑化铟薄膜材料能满足制作的中波红外焦平面器件要求.
室温硫化硅橡胶硫化工艺研究
李雯霞, 康蓉, 侯礼坤, 戴琰, 苏润洪
2016, 38(7): 581-586.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
应用于一代红外MCT探测器组件中的室温硫化硅橡胶具有良好的耐高温、耐低温、抗震和密封特性.通过理论和实验相结合,分析了影响室温硫化硅橡胶硫化工艺的主要因素.实验结果表明:室温硫化硅橡胶的硫化效果与各组分的配比、环境温度、湿度以及操作工艺有关.为了提高产品的合格率,改进了原有的硫化工艺,最终提高了产品的可靠性和安全性.
图像处理与仿真
基于DSP的双层流水线在弱小目标检测中的应用
王忍宝, 许四祥, 翟健健, 侍海东
2016, 38(7): 587-591.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
针对工业现场中复杂背景下弱小目标检测的难题,提出了一种基于DSP的双层流水线的弱小目标检测新方法.该方法以双层流水线算法为背景,以半因果支持域背景预测为辅助,以DSP硬件图像处理系统平台为核心.利用C语言编写检测弱小目标的双层流水线算法,通过DSP集成开发软件Code Composer Studio 3.3进行移植、编译、调试及优化,将调试无误的算法程序烧写到DSP中,应用于高温镁熔液中弱小目标的检测.实验结果表明基于DSP的双层流水线方法可以有效检测出弱小目标,为实现工业现场弱小目标的实时检测奠定了基础.
一种参数自适应正则化超分辨率图像重建算法
林玉明, 赵勋杰, 沈琪琪
2016, 38(7): 592-596.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
在正则化超分辨率重建算法中,正则化参数自适应对于抑制噪声和保持边缘非常重要.参数自适应通常是通过建立空间信息与参数的关系来实现的.在近期文献中,提出了一些空间信息自适应超分辨率重建方法,取得了较好的实验结果.然而在这些方法中,提取空间信息方法的计算量大,导致重建速度慢,限制了算法的应用.提出一种快速空间信息提取方法,并构建自适应参数模型,实验结果显示,该方法在大幅提高重建速度的同时,获得了更好的重建效果.
一种基于特征点匹配的目标跟踪方法
管学伟
2016, 38(7): 597-601.
摘要 PDF免费下载(11)
摘要:
针对精确制导系统图像跟踪的特点,在研究图像特征点匹配的基础上提出了一种应用于地面固定目标跟踪的新方法.首先在高斯差分尺度空间提取特征点;然后用邻域梯度描述特征点,用最近邻与次近邻的比值作为特征点的匹配准则;接着建立仿射模型解算跟踪点;最后设计了一种有效的参考图更新方法.大量的仿真实验表明该方法对地面固定目标具有较好的跟踪性能,能有效抑制跟踪漂移现象,展示了很好的鲁棒性.
太赫兹技术
基于太赫兹时域光谱的玻璃纤维缺陷深度检测及数据分析
郭小弟, 王强, 谷小红, 陈锡爱, 范昕炜
2016, 38(7): 602-606.
摘要 PDF免费下载(18)
摘要:
太赫兹波对很多介电材料和非极性的液体具有透射性且THz波辐射的光子能量低,近年来在无损检测领域得到了较快的发展和应用.基于透射式THz-TDS系统在室温下对包含不同深度缺陷信息的车载气瓶玻璃纤维增强复合材料检测,获得了0.2～1.8 THz范围内样品的时域波形,分析其峰峰值、最大值、延迟时间、折射率和吸收系数,结果表明,随着样品缺陷深度的增加,峰峰值、最大值和延迟时间都有明显的变化规律,同时样品的折射率和吸收系数也不同.可以通过分析时域波形的变化以及折射率和吸收系数的变化,获得缺陷的深度信息.
太赫兹波段双宽带极化无关超材料吸波体的设计研究
王连胜, 夏冬艳, 丁学用, 汪源, 何彦廷
2016, 38(7): 607-611,621.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
设计了一种太赫兹波段的雪花状双宽带极化无关超材料吸波体.采用时域有限元积分的方法对结构单元的电磁特性进行计算,结果表明结构单元在0.9～1.2 THz之间出现了两个吸收带,吸收率90％以上的频带分别是0.9642～1.002 THz和1.096～1.1316 THz,带宽分别为37.8 GHz和35.6 GHz;通过对其表面电流分布进行分析,发现其双宽带吸收特性是由不同的谐振频率叠加产生的;通过对结构单元在不同级对称性破缺下的吸收特性进行计算分析,发现结构单元的双宽带吸收特性对对称性破缺不敏感.
红外应用
红外辐射测温在管式工业炉上的应用
唐磊, 吴海滨, 仓亚军, 冯俊生, 余龙宝, 蒋杉, 赵晓虎
2016, 38(7): 612-616.
摘要 PDF免费下载(14)
摘要:
旨在开展红外辐射测温系统研究,以探测器像元所接收的目标辐照度为基础,详细分析了红外探测系统的信噪比、灵敏度和探测误差,介绍了系统的结构设计及关键参数,并对系统面均匀性进行了细致的校准.针对工业现场特殊应用环境,建立系统背景补偿模型进行对比实验和连续观测实验,对比结果:平均值相差0.15℃,标准差4.4℃,满足工业现场温度测量精度要求;连续观测实验与裂解炉实际运行情况完全一致,表明该系统能够解决管式工业炉炉管表面温度连续实时监测的技术难题.
防隔热试验用平板型石英灯加热器热环境分析
夏吝时, 齐斌, 张昕, 邹样辉
2016, 38(7): 617-621.
摘要 PDF免费下载(13)
摘要:
本文采用Monte-Carlo法(MCM),对用于防/隔热材料筛选或性能考核试验的平板型石英灯加热器热环境(辐射特性)进行了分析.重点对石英灯加热器中水冷反光板面积、水冷反光板与灯阵间距离、热源疏密程度、热源阵列与材料受热面间距等因素对辐射热场中典型隔热材料受热表面温度分布均匀性和热流密度进行了模拟计算.
一起劣化悬式瓷质高压绝缘子红外检测案例分析
胡淋波, 李唐兵, 姚建刚, 朱向前, 卢航, 綦陆杰, 郑玲
2016, 38(7): 622-626.
摘要 PDF免费下载(10)
摘要:
绝缘子是变电站的重要供电设备,绝缘子劣化会导致绝缘子闪络或掉串,对电力系统的安全稳定运行具有严重威胁.红外检测技术在瓷质绝缘子方面的应用是一种可靠、高效的检测手段,但使用目前的红外检测标准会造成多数劣化绝缘子的漏判.针对这种情况,笔者通过一起劣化绝缘子案例,基于劣化绝缘子发热原理,设计图像分割算法求出钢帽以及盘面区域,然后提取盘面以及钢帽温度特征,分析钢帽与盘面的发热规律.针对绝缘子钢帽与盘面的发热规律,提出相应的诊断方法及其预防措施,进一步提高劣化绝缘子红外检测的准确性.

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