基于光强自适应控制的激光位移传感器

在一体化激光位移传感器系统中,激光发射部分是保持整个系统稳定性和精度的基础。为解决激光投射光斑在CCD上所采集到的数据不理想问题：投影光斑能量不集中,光斑宽度过大且有多峰,噪声不可忽略等等通过发射模块改进和光强自适应算法两种方式来改善,最终得到接近理想状态的激光光斑。最后实验验证：自适应控制算法能够提高系统的精度达一倍以上。     

CCD辐射图像三维温度场可视化重构

针对燃烧室回流区三维辐射空间在CCD(Charge coupled device)靶面的辐射图像分析局限于二维温度场计算,以及在三维温度场重构过程中摄像机安装台数受限问题,提出了二维矩形线性插值虚拟CCD探测器安装算法,解决了现场安装CCD探测器个数的受限和滤波后投影算法因投影数少导致的三维重构误差问题.通过对已知的CCD探测器和虚拟CCD探测器采集二维图像获取的投影数据进行滤波反投影得到燃烧室回流区深度方向辐射强度场分布,在此基础上,采用实验校正的双波长比色测温公式得到温度场分布,实现了燃烧室回旋区深度温度场分布的在线监控.实验室小型煤气实验表明,该算法是可行的,达到了燃烧室回流区工况在线监测的要求,为进一步研究燃烧室燃烧效率和稳定性奠定了基础.     

基于线型激光的钢板表面缺陷三维检测技术

提出将线型激光束垂直投射到钢板表面,通过面阵CCD摄像机采集激光线在钢板表面的图像来计算表面缺陷深度的三维检测方法.利用中点法对激光图像进行细化,并根据稳定点判别依据提取激光线形.采用分区标定方法对摄像机进行标定,由空间还原思想恢复激光线形的空间坐标.根据扫描投影的方法选择理想表面方向作为缺陷深度计算的基准,实现对缺陷深度信息的定量计算.通过对缺陷样品验证的结果表明,采用该方法得到的计算值与实际值非常接近.     

脉冲激光对面阵CCD干扰机理初探

光电探测系统具有极高的探测灵敏度和目标识别能力,因而在军事上有普遍的应用,但正是由于光电探测器具有极高的光学天线增益效应和探测灵敏度,极易成为激光武器的干扰攻击目标。本文从激光引起探测器光电效应和热效应两方面出发,对激光干扰面阵CCD探测器的过程作出了初步分析。     

准直准单能靶面电子加速实验研究

实验上使用大能量、亚ps激光脉冲大角度入射固体靶,获得了沿靶面方向定向传播、发散角仅有2°、峰值能量为3–4 Me V的准直、准单能电子束.实验发现激光对比度对靶面电子束的产生起到了至关重要的作用,最佳的对比度为5×10-6.在此最优化条件下,通过背向散射光谱分析发现,共振吸收激发的等离子体波加速可能是电子的主要加速机制.探针光阴影成像及等离子体自发光的精细结构显示,预脉冲与固体靶相互作用中产生了尺度100μm左右的过临界密度预等离子体.这种等离子体的作用类似于等离子体反射镜,使得激光脉冲被限制在预等离子体区与靶面之间,因而最终造成了电子束沿靶面方向的导引.这种靶面电子束因其合适的能量范围、高度的准直性及沿靶面方向定向传播的特性有望在惯性约束聚变尤其是锥靶快点火中得到应用.     

激光-线阵CCD技术的热轧机辊形检测系统

应用激光—线阵CCD成像技术，提出了一种高速、高精度热轧机辊形检测方法，阐述了激光—线阵CCD工作原理及CCD视频信号图像处理技术，介绍了激光—线阵CCD热轧机辊形检测系统。采用新的自适应快速边缘聚焦法。有效地降低了噪音对成像质量的影响，提高了处理数据的速度，使图像得到有效增强，成功地解决了除噪、边缘检测和特征信息提取等关键技术，并通过实验进行了验证。     

调Q-YAG激光在水中自聚焦过程研究

用光学干涉探测方向和阴影法,借助光延迟装置,在同一台YAG调Q激光器上研究了1.06μm激光在水中引起自聚焦的过程.首次获得了多幅时间序列分辨的Mach-Zchnder干涉图和阴影图.观察并解释了自聚焦过程中一系列现象,并由实验论证了运动焦点理论模型.     

CCD成象系统高分辨性能的计算

本文求出有限元线阵与面阵CCD象敏器的输出频谱表达式和曲线,从空间域入手详细计算它的空间分辨性能,求出实际分辨率与元数N的关系式,实验数据与理论结果相符。     

基于线型激光的热轧带钢表面在线检测系统

针对基于面阵CCD摄像机的热轧带钢表面缺陷检测系统所存在的问题,提出采用线阵CCD摄像机作为热轧带钢的表面图像采集装置,将激光线光源作为照明光源,解决了高温环境下的远距离均匀照明问题.采用这种图像采集方式可以使系统的精度达到0.5mm以上.针对热轧带钢表面存在的氧化铁皮、水及光照不均等问题,提出了对于不同缺陷类型建立单独的缺陷检测算法的思想.目前已经建立了纵裂与边裂的检测算法,对这两类缺陷的检出率达95%以上.     

基于蚁群算法的激光智能消防疏散系统设计

针对当前消防疏散系统在火灾烟雾恶劣环境中存在识别困难、引导方案单一、维护成本高、智能化不足等问题,设计了基于蚁群算法的激光智能消防疏散系统。该系统由信息采集模块、中央处理模块和疏散引导模块组成,智能化实时监控和处理火场情况。火灾发生时,传感器动态采集火场信息,用显示器显示火灾发生地点,经过处理器运用蚁群算法计算出最优疏散路径,最终疏散引导模块把疏散路径以激光接力的形式投影在地面,指导人员动态疏散。通过案例分析,验证了该系统的可行性和优越性。     

Detection of low enersy solar neutrinos by a two-phase cryosenic e-bubble detector

A new two-phase cryogenic neutrino detector using electron bubble （e-bubble） specifically in liquid helium is proposed and being developed for real time, high rate measurements of low-energy p-p reac- tion neutrinos from the sun. The e-bubble detector is a time projection chamber-like （TPC） tracking detector. The task of such a neutrino detector is to detect the ionization of the elastically scattered target electrons by incident neutrinos, and then to characterize their energy and direction and to dis- tinguish them from radioactive backgrounds. The ionization signals are expected to be small and hence undergo avalanche amplification in the saturated vapor above the liquid phase by gas electron multi- pliers （GEMs） at high gain. Higher granularity and intrinsically suppressed ion feedback give a good spatial resolution and are the major advantages of this technology. It should be possible to construct such a detector to track charged particles down to 100--200 keV in a massive liquid helium target with fractional millimeter spatial resolution in three-dimensional space, using the GEM-based TPC with a high-resolution CCD camera, for both the electronic and light readout.     

面阵CCD高精度测量技术的应用

利用高分辨率面阵CCD,提出一种新的散射均匀光场照明的方法,通过边缘检测,像素细分技术使测量精度突破像素限制,实测精度为0．01mm。同时对影响系统精度的因素进行了分析并给出补偿措施,使面阵CCD高精度测量技术成功应用于生产实践中。     

光栅衍射型激光告警的探测技术研究

为了能够使近红外探测器快速获取来袭激光的二维方位角、波长,提出了一种基于FPGA架构的驱动控制技术。上位机为了能够方便、快捷的控制探测器,采用VC++编写的上位机通过USB传输到FPGA,再通过FPGA将相应的命令发送给探测器,对它的工作方式增益、带宽、积分时间进行灵活的配置;FPGA相应的控制探测器的帧频、行频以及数据配置引脚使探测器能够输出有效的数据,然后通过USB上传到VC++上位机对有效的数据进行采集显示。利用此方法对波长为850nm的激光从不同的方位角进行入射,用编写的VC++上位机成像软件进行数据采集处理,对采集到的图片进行分析,依据光斑强度确定零级、一级,推算出来袭激光方位角、波长,实验表明波长分辨率小于10nm,角度分辨率小于。     

线阵CCD多通道光谱仪及其应用

研制了一种基于线阵CCD的多通道光谱仪，该光谱仪以CCD为光谱探测器，取代了过去常用的光电倍增管，通过与光栅的结合实现了多通道光谱的同时测量，本光谱仪的光谱测量范围为400-700nm，光谱分辨率达到1.6nm（在波长为546.1nm处），由于采用了一维线阵探测器，与传统扫描式光谱仪相比，本光谱仪的检测速度得到了极大的提高，实验结果证明，本系统基本达到了预期的设计目标。     

火炮身管内表面综合测量系统研究

研究一种用于火炮身管内表面的综合测量系统．该系统主要由环形激光发生器、反射锥镜、CCD相机以及驱动装置等组成，通过对环形激光器投射在被测火炮身管内壁上的环形光斑进行成像和分析计算，可对身管内表面的一个截面形廓进行检测；同时利用身管一段内表面在CCD相机上所成的像，可实现对膛线参数检测、内表面缺陷识别和磨损程度的检测．该系统可在驱动装置的驱动下沿着身管轴线移动，实现对整个身管内表面的综合测量。     

在轨航天器空间几何遮挡算法

航天器空间几何遮挡算法是空间碎片风险评估的关键环节,遮挡算法的正确性对评估精度影响显著.针对空间碎片碰撞风险评估中航天器几何遮挡问题,基于计算机图形学Robefls算法和Z缓冲器算法,建立了一种算法简单、精度高、通用性强的几何遮挡处理方法及算法实现.针对航天器结构比较复杂的特点,提出了先对航天器实现舱段分解,在消除被遮挡面后,再进行合并的遮挡处理原则,并建立了航天器结构空间几何遮挡理论模型及算法流程.采用该算法对IADC规定的简单航天器标准工况进行了遮挡处理分析,得出了遮挡处理后不同方向下航天器的暴露面积.结果表明.不同方向下的航天器暴露面积是不同的,遮挡处理后IADC规定的简单航天器最小暴露面积仅为原来的38.91%.最大也只有原来的55.27%.可见,在不同运行姿态下,航天器暴露面积差别很大,改变航天器飞行路线及运行姿态可有效减少空间碎片的碰撞风险.     

自由曲面的消隐、浓淡和阴影算法的研究

对消隐、浓淡和阴影处理问题进行了系统的研究，提出了一些新的算法。在消隐处理中，采用了类似Ｚ—Ｂｕｆｆｅｒ的消隐算法，并提出了根据曲面片的几何特性自动求取曲面片双参数步长的方法，从而提高了消隐速度。在浓淡处理中，采用菱形法计算α角并计及了相对距离的影响，使图形更具有逼真效果。在ＳｈａｄｏｗＺ－Ｂｕｆｆｅｒ阴影算法的基础上，建立了一个圆锥阴影模型，设计了一种新的阴影算法。利用这一模型和算法可以很方便地产生任何物体在平面上的阴影。     

基于线阵CCD的烟卷直径实时监测系统

设计与实现了一个基于线阵CCD的烟卷直径实时监测系统,该系统的硬件由光源、准直系统、线阵CCD和处理电路等部分组成.光源产生的发散光经过被测烟卷后投射到线阵CCD上,获取线阵CCD上的电平信号,使用微分二值化算法对电平信号进行处理,可以得到被测烟卷的直径数据.使用工程样机测试表明,该系统对烟卷直径的测量精度可以达±15μm.     

基于线状阵列扫描的激光雷达快速三维成像

介绍了一种线阵快扫描三维激光雷达成像仪,给出了线阵激光雷达的系统结构和工作原理.从阵列探测器中的某一单元出发,在分析激光光束发射与接收光路的基础上,利用光学原理和解析几何推导了线阵激光雷达成像严密的计算方程,并分析了影响激光雷达成像质量的内部和外部因素.外场测试实验表明,在30 m的距离,该仪器原理样机的距离分辨率可以达到5 cm,能够探测到直径在8 cm以上的目标,平面拟合后的残差的标准偏差在5 cm左右.     

局部阴影条件下光伏电池输出特性实验研究

光伏电池在运行期间容易受到周围建筑物、树木和电线杆以及天空中的乌云等影响,导致输出特性变坏,能量输出能力降低。本文根据光伏电池的数学模型,搭建具体系统,对阴影遮盖条件下光伏电池输出特性进行了研究。实验结果表明：阴影对电压、电流影响很大且不成比例,当阴影遮盖面积超过1/2后光伏电池输出功率降到原来的1%。