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2019年 第3期

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微光技术
微光像增强器亮度增益测量及寿命预测
拜晓锋, 郭晖, 杨书宁, 石峰, 胡中, 侯志鹏, 陈旭浪, 黄武军
2019, 41(3): 203-207.
摘要 PDF免费下载(37)
摘要:
亮度增益是进行微光像增强器寿命预测时常用的一个重要参量,高精确度的亮度增益测量可以提高微光像增强器寿命预测的准确性.本文基于亮度增益的测量原理,通过分析测量装置的组成部分及相关误差特性,给出了能有效降低亮度增益测量误差的处理方案,该方案经试验证明像增强器寿命预测的准确度有所提高,其与试验结果之间的相对偏差小于4％,为提高微光像增强器的工程研制效率提供一种有效检测手段.
材料与器件
超精密车削单晶锗表面性能分析
石广丰, 韩冬冬, 史国权, 付旺, 王淑坤, 张华, 刘思宇
2019, 41(3): 208-213.
摘要 PDF免费下载(22)
摘要:
单晶锗是典型的红外光学晶体材料,其加工表面的评价方法大都局限于面形精度,而加工过程所产生的位错及晶面间距变化也会影响单晶锗的使用性能.为了全面地评价单晶锗加工后的表面性能,通过表面粗糙度轮廓仪、X射线衍射仪等设备,对超精密车削的单晶锗平面及曲面进行了表面粗糙度和X射线检测,获得了针对单晶锗平面的表面粗糙度与位错密度相结合的性能评价方法,及针对单晶锗曲面的表面粗糙度与晶面间距变化程度相结合的性能评价方法.相关研究对单晶锗在红外光学及其它领域的加工应用有重要意义.
非金属材料红外无损检测的建模和数值分析
牛奕, 马云, 李明明, 张英
2019, 41(3): 214-219.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
利用ANSYS模拟建立二维、三维非金属材料非稳态导热模型,采用红外热源作为激励,非金属材料粘贴缺陷无损检测过程.在缺陷深度一定,不同缺陷厚度和面积条件下,二维模拟得到非金属材料表面温度,并计算温度梯度.分析温度梯度与缺陷厚度和半径的关系,提出确定缺陷边界和厚度的方法;建立3种不规则形状缺陷,通过三维模拟结果,验证二维模拟提出的确定缺陷边界和厚度方法的可行性.结果表明:在缺陷半径一定时,缺陷厚度与温度梯度峰值呈线性关系;缺陷半径大于10 mm,缺陷厚度与温度梯度峰值线性度基本相同;温度梯度峰值的位置与缺陷边界基本一致.
基于一维光子晶体的1064 nm激光窄带滤光膜的设计
林伟丽, 邱桂花, 韩建龙, 于名讯, 张瑞蓉, 牛玉超
2019, 41(3): 220-226.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
为了获取具有宽截止带的1064 nm激光窄带滤光膜,本文以含缺陷的一维光子晶体为基础设计了两种不同的结构.模拟分析了缺陷层引入方式、缺陷层光学厚度、缺陷层材料折射率、光子晶体周期数和缺陷层位置等因素对窄通带位置、宽度和强度的影响,明确了其影响规律.通过优化光子晶体的结构参数优化滤光膜窄通带、拓宽截止带,设计了截止范围在200～1500 nm、1064 nm透过率大于90％的多层结构滤光膜.
系统与设计
双波段红外可燃气体探测器的算法设计与实现
冯宏伟, 刘媛媛, 谢林柏
2019, 41(3): 227-231.
摘要 PDF免费下载(26)
摘要:
本文基于可燃气体吸收特定波段的红外光原理,设计了一款红外双波段可燃气体探测器.通过分析碳氢类可燃气体分子吸收特性,确定了可燃气体的吸收波长与参考波长,并完成了探测器的光路部分和整体硬件电路设计.通过在高低温实验平台内某一恒定温度下,配制8组不同浓度的气体进行标定,并记录下标定的数据,生成了探测器的检测浓度计算曲线.同时,通过对待测气体浓度为0状态下的多组不同环境温度测试,得出探测器受环境温度影响的特性,引入吸收参数H,并建立吸收参数H与温度的补偿表,实现了对因温度变化所引起的检测偏差的合理补偿.实验结果表明,该探测器的精度较好、响应快,高低温性能稳定,完全符合国家标准和设计要求.
基于ADRC的黑体辐射源温控系统
云泽荣, 王志刚, 王景辉
2019, 41(3): 232-238.
摘要 PDF免费下载(18)
摘要:
黑体辐射源广泛用于红外成像系统的校正,在实际应用中要求黑体空腔在整个腔面区域上具有稳定、均匀的温度场,为了提高控温精度,本文设计了一种基于自抗扰控制的黑体辐射源温度控制系统.首先,基于黑体辐射源的数学模型,在MATLAB/Simulink环境下进行ADRC控制算法的仿真,并与传统的PID和Smith预估计控制算法进行比较.仿真结果表明自抗扰控制算法具有响应快、精度高以及良好的设定值跟踪能力;其次,利用LabVIEW软件的图形化编程实现了离散ADRC的编程;最后,在Compact RIO实时控制器中实现黑体辐射源的温度控制和实验数据的采集.实验结果表明,此温控系统提高了黑体控温的精度,温度稳定性优于0.03℃/10 min,并且该算法有着更强的自抗扰能力.自抗扰控制算法通过对系统状态与未知扰动进行实时的观测和有效的补偿,提高了黑体辐射源的控温品质.
基于门控多周期积分的背景抑制读出电路
吕重阳, 杨成财, 袁红辉
2019, 41(3): 239-244.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
在空间遥感领域,波长在3μm～5μm的中红外焦平面探测器大都工作在高背景环境下,信号电流远小于背景电流.为解决当前信号淹没于背景这一突出问题,设计了一种采用门控多周期积分结构实现的背景抑制功能的读出电路.该电路在抑制背景电流(包括暗电流)的同时能有效降低噪声,提高有效积分时间,增大输出信号动态范围.经Spectre仿真软件验证了电路设计的正确性.背景电流输入范围为0 nA～110 nA,能够有效读出2.5 nA～25 nA之间的信号电流,电路输出摆幅大于2V.该电路的设计不仅能解决当前工程中的关键问题,还对今后高性能大面阵红外焦平面高背景弱信号探测具有重要的指导意义.
热像仪聚焦程度对红外辐射检测的影响研究
李众, 郝争辉, 王高, 张猛
2019, 41(3): 245-250.
摘要 PDF免费下载(22)
摘要:
热像仪主要依据红外辐射定律对物体由于温度产生的红外辐射进行测量,是非接触式测温方式的一种方法.在保持其它影响测温精度因素不变的条件下,通过保持热像仪稳定输出来提高精准度.实验采用黑体作为目标辐射源,并将温度设定后保持不变.保持热像仪与辐射源的位置固定不变,只调节聚焦程度来采集数据.分析热像仪聚焦程度对其输出值的影响,通过分析可以看出对于均匀的辐射目标源,当热像仪离焦时各个随机点输出的值不一致.只有当其在聚焦的状态下,随机点及区域输出的值才趋于稳定.并计算各点的在不同聚焦程度下的变异系数及区域内方差,进一步确定热像仪输出值的稳定性.实验表明:热像仪聚焦程度对其输出值有较大影响,利用文中聚焦程度与变异系数、区域内方差的计算对于判别热像仪输出值的稳定性具有一定的作用.
图像处理与仿真
基于神经网络的红外焦平面光学非均匀性校正改进算法
李谦, 杨波, 粟宇路, 樊佩琦, 刘传明, 苏俊波
2019, 41(3): 251-255.
摘要 PDF免费下载(24)
摘要:
基于场景的非均匀校正依然是红外领域的一个研究热门.神经网络算法是一种较为典型的场景校正算法.本文主要针对神经网络算法本身不能校正光学引入的非均匀性问题,提出了新的改进算法,通过对神经网络输入层的预处理,消除图像的低频噪声,此外,为了消除预处理对图像对比度的影响,本文增加了神经网络的层数,使用双层神经网络对算法进行更新,从而消除了图像对比度下降的现象.实验结果表明,改进的神经网络算法能够有效的改善图像质量,消除图像中光学引入的非均匀性.
混合高斯融合三帧差的运动目标检测改进算法
于晓明, 李思颖, 史胜楠
2019, 41(3): 256-261.
摘要 PDF免费下载(17)
摘要:
针对混合高斯模型(Gaussian Mixture Model,GMM)无法检测到完整的运动目标,三帧差法检测目标时对物体速度的敏感,检测到的物体会出现空洞等缺点,提出了一种混合高斯融合三帧差法的运动目标检测改进算法.首先,在运动目标提取过程中,改进的三帧差法采用动态分割阈值和边缘检测技术,解决光线突变和边缘不连续问题;然后引入新的高斯分布自适应选择策略,以减少处理时间,提高检测准确性;最后,利用改进HSV(Hue-Saturation-Value)颜色空间来消除阴影区域,得到一个完整的运动目标.数据实验表明,该算法在不同场景具有较好的检测能力.
红外图像中快速运动目标的检测与跟踪方法
易诗, 张洋溢, 聂焱, 赵茜茜, 庄依彤
2019, 41(3): 268-272.
摘要 PDF免费下载(30)
摘要:
红外热成像图像具有分辨率较低,细节模糊,对于快速运动目标适应性较差的特点.本文提出了一种结合目标检测算法,目标跟踪算法的红外图像中快速运动目标的检测与跟踪方法.该方法根据红外图像特点,使用ViBE算法检测运动目标,检测出图像中显著运动目标后,触发跟踪器,使用fDSST目标跟踪算法对显著运动目标进行跟踪.测试结果表明,该方法对于快速运动的红外图像目标能够高效检测、快速跟踪.检测与跟踪效果相对传统方法具有检测率更高、鲁棒性更好、实时性更强的优势,对于红外图像中目标检测与跟踪具有很强应用价值.
基于红外热图的机载电路板故障模式诊断研究
郝建新, 贾春宇
2019, 41(3): 273-278.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
作为一种新型的非接触式检测方法,基于红外热成像技术的机载电路板故障模式诊断方法受到越来越多的关注.本文针对传统基于红外热图的电路板故障检测算法中存在的缺陷,提出一种结合红外图像分割、热阻网络、支持向量机SVM(Support Vector Machine)与D-S证据理论的故障检测算法.首先,通过红外图像分割完成目标芯片区域温度提取,应用热阻网络模型对目标区域温度信息进行优化;其次,提取温度信息特征向量分别输入对应的初级SVM诊断模块,输出各故障模式的加权基本概率分配值BPA(Basic Probability Assignment);最后,应用D-S证据理论对各证据体加权BPA进行数据融合,输出融合后的故障诊断结果.实验结果表明,本文算法加强了有效证据体对诊断结果的正面影响,削弱了无效证据体的负面影响,大幅度提高了机载电路板故障模式诊断准确度.
一种基于红外被动探测的多目标定位方法研究
唐祎俊, 何衡湘, 邓洪峰
2019, 41(3): 279-283.
摘要 PDF免费下载(22)
摘要:
针对多目标红外被动探测定位技术应用的需要,提出了一种基于红外被动探测的多目标定位方法.研究了三站联合定位算法,解决了多目标情况下虚假目标干扰、数据匹配难度大的问题,开展了定位精度、虚假目标剔除效果数学仿真.仿真分析和实验表明,该方法能够有效剔除虚假目标,实现多目标红外被动探测定位功能,定位精度满足应用需要.
制冷技术
旋转式微型斯特林制冷机电磁屏蔽工艺改进
吉凤强, 陈军, 赵玉琼, 李飞艳, 唐天敏, 聂喜亮, 李黎彬
2019, 41(3): 284-289.
摘要 PDF免费下载(25)
摘要:
基于电磁屏蔽理论及相关影响因素,针对某型旋转式微型斯特林制冷机在正常工作状态中产生的电磁干扰影响成像效果的问题,提出了缝隙改进和屏蔽体良好接地的解决办法,并通过试验验证可行性.然后结合实际情况,将该解决办法推广至其他型号制冷机,系统提出缝隙、过孔、线缆和连接器的相关改进措施,并进行电磁兼容测试,最后在工程实践中推广应用.
测量技术
环形高次非球面参数的测试
宋俊儒, 刘大礼, 邢辉
2019, 41(3): 290-296.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
环形高次非球面在航天遥感器的光学系统中应用越来越广泛,为了精确测量其非球面参数和矢高,在探讨三坐标测量机非球面检测扫描路径的基础上,分析了测试数据与理论数据之间的内在数学关系,提出了一种基于坐标变换规范测试数据,通过空间数据转换将测试数据降维,数据处理由三维空间转换到二维平面,进而在平面内做多项式拟合求解非球面母线的检测方案.通过泰勒级数展开,对比分析了母线多项式拟合方程和标准非球面方程之间的系数对应关系,并对某高次非球面进行实物检测.检测结果表明矢高拟合精度达0.001 mm,非球面系数拟合精度达到与设计值数量级一致,检测方案合理可行,为类似高次非球面的检测提供了一条有效可行的检测途径.

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