紫外告警系统结构分析与设计

提出了一种基于导弹紫外辐射探测的紫外告警系统的设计方法.以导弹尾焰所形成的紫外辐射源为目标,根据几何光学的方法分析并设计出了一种集光学接收、光电转换、自动伺服于一体的紫外告警系统.文中主要通过视场角及探测距离来计算物镜的焦距、通光口径等系统的具体参数.     

空基红外系统作用距离建模及应用分析

针对现有红外系统作用距离模型影响因素考虑较少、难以准确评估系统探测能力及目标红外隐身效果的问题,开展空基红外系统作用距离建模及应用案例分析。分析典型红外系统作用距离的影响因素,定义大气光谱透过率与作用距离的隐函数,基于大气垂直高度层上温度差异明晰光谱辐射强度分布模型,考虑目标红外光谱辐射线型特征推导大气透过率加权修正系数,进而构建了综合目标光谱辐射特性、大气温度和红外系统高度等多种因素的空基红外系统对点目标作用距离模型。基于该模型,对不同类型空基红外系统的探测能力及不同类型目标的红外隐身性能进行了比较和分析。结果表明,对于导弹、飞机类目标,采用大口径、长波段系统设计有利于提升空基红外系统对目标迎头方向探测能力,大口径中波红外系统对目标尾后方向探测能力更强;小尺寸、低表面发射率、低速飞行目标的红外隐身及突防能力更好,目标在平流层飞行时隐身性能要优于对流层和中间层飞行目标。     

瞬态温度计算机测试系统设计

本文主要介绍某装置发射时,用于测试发动机尾焰温度的瞬态温度计算机测试系统.由于某装置起飞时发动机工作时间短,尾焰温度不能用常规的方法去测试,而用瞬态温度计算机测试系统测试,很好的解决了这一问题.瞬态计算机温度测试系统有较好的瞬态特性,对工作时间较短的发动机尾焰温度有捕捉功能,试验中获取了较可靠的数据.     

基于距离选通技术的水下目标成像系统研究

针对水下目标成像的特殊环境,提出将距离选通技术应用于水下目标的成像,距离选通技术对于减小水体后向散射光、水中微粒散射光,提高目标图像信噪比以及增加水下探测深度,是一种有效的方法。详细介绍距离选通水下目标成像系统的基本结构,以及系统关键部件的技术要求。实验表明:距离选通技术有效地提高了水下目标的成像质量。选通时间是影响成像质量的主要因素,单脉冲激光能量和水体衰减系数是影响系统探测深度的主要因素。     

基于对比度的空中红外点目标探测距离估计方法

基于最小分辨对比度准则,研究了天空背景下红外点目标的最大探测距离估计方法.首先,分析了红外波段大气辐射传输与衰减、对比度限制光电成像系统功率响应特性,建立了目标表观对比度模型,并推导出了由气溶胶消光系数和距离参量确定的探测距离方程.然后,对目标天空背景温差、发射率,气溶胶衰减系数,瞬时视场、对比度探测阈值以及辐射波长等参数作了详细讨论.最后,利用LOWTRAN7程序的典型大气模式数据,对红外点目标探测距离进行了数值模拟.     

无源线圈在电磁感应溶液测量中的增强效应

将一只由线圈与电容元件共同组成的无源线圈放置于探测线圈与待测电解质溶液组成的测量系统中,借助无源线圈与两者之间的电磁感应耦合,可在谐振频率点附近提高测量系统的探测性能。以塑料容器内0~5%质量分数浓度的Na Cl溶液为探测目标,对无源线圈置于目标溶液前侧及背侧两种情况下的阻抗谱进行了实验分析。结果表明,相同探测距离下,介入无源线圈的测量系统对电解质溶液的浓度表现出更高的灵敏度。当目标溶液位于探测线圈敏感距离之外时,介入无源线圈后依然可实现有效的溶液浓度测量。无源线圈的这种增强效应可提升电磁感应系统的有效探测距离,实现电解质溶液或生物组织等低电导率物质的远距离非接触测量。     

直通道红外探测智能导盲器设计

针对盲人在直通道内的避障问题,介绍一种基于人机交互技术的红外探测智能导盲器的设计思路,即以GP2Y3A003K0F为红外测距传感器进行障碍物探测,并通过微处理器MC9S12XS128对探测的结果进行智能判断和处理,通过语音提示实现人性化的遇障语音提示以及蜂鸣器报警提示,协助盲人准确绕过直通道内设置的障碍物。该导盲器可检测的有效距离为0.5-2.2米,布局和外形设计为深层次开发和运用助盲、导盲装置奠定基础。     

采用杂波模型进行天基目标红外探测波段的选择

为了及时发现导弹目标,美国国防支援计划(DSP)系统采用了大气吸收波段进行探测。本文对该系统的波段设置及其选择方法进行了探索性研究,提出了一种基于背景杂波模型的波段选择方法。推导了简化的场景辐射参数表达形式,建立了场景空间杂波辐射模型,分析了中短波红外吸收波段内背景杂波辐射的主要影响因素,给出了综合信噪比解析式。然后,在可能的目标辐射特性与背景杂波水平内选择出最佳工作波段,使得探测系统对辐射特性相似的一类目标的综合探测性能达到最佳。最后,通过算例说明了该方法的有效性。计算分析表明,系统最佳探测波段与场景的杂波辐射水平以及目标的辐射特征密切相关。在不同的杂波水平下,对两种发动机喷焰的目标探测时,DSP的最佳工作波段为2.73～2.85μm与4.2～4.43μm。     

基于Lowtran软件包和Gabor匹配提高紫外告警系统探测距离

紫外告警的虚警率较低但探测距离太近,而红外告警则与之互补。基于此提出一种将紫外告警与红外跟踪相复合的应用于地面设备的新型告警/跟踪一体化模式。重点分析了紫外告警系统的探测机理、捕获条件及作用距离影响因素。据此提出了一种基于Lowtran软件包的紫外告警系统探测距离估算模型,用于精确估算紫外告警系统对近程固体推进剂导弹的探测距离。针对UVCCD图像信号处理对探测距离的重要影响,提出基于Gabor特征的图像匹配方案。通过系统仿真实验,证明该模型在系统硬件不变的条件下能将探测距离估算的准确性控制在5%以内,将目前紫外告警系统的探测距离由最远5km提高到最远8km,大大提高了告警系统的探测质量。本方案模型可用于其他光电探测设备。     

光电目标反猫眼探测技术效能评价系统

为了对"反猫眼探测"技术的效能进行量化及客观评价,本文提出一种基于目标回波图像处理的"反猫眼探测"效能评价技术,利用计算窗内图像质心变化作为目标可探测性判据,通过对"反猫眼探测"技术改进前后的目标进行对比实验,对其最大可探测距离及相同探测距离上最小照明激光功率的等效能评价参数进行了相对测量,实现对"反猫眼技术"效能的量化评价。对评价系统的原理进行分析、设计了原理样机并以"反猫眼探测"技术改进前后的瞄准镜作为目标进行了外场实验。实验结果表明,当测试距离由500m变为1km时,最小照明功率的下降率变化1.5%;当照明激光功率由500mW变为300mW时,最大探测距离增加率变化1.8%。由此证明本文所提出评价方法在不同实验条件下所得出结果一致性较好,可客观、准确地反映"反猫眼探测"技术的效能,从而为相关领域研究提供支持。     

基于TMS320F2812的目标源模拟器控制系统设计

介绍了一种基于TMS320F2812的红外目标源模拟系统.该文以调节光阑大小来模拟目标在不同距离上的辐射量的变化.设计采用了DSP(数字信号处理器)控制步进电机进而实现对光阑的调节.实验结果表明:该控制系统能模拟弹目距离目标源的辐射通量的变化;系统稳定,具有较高的实用性.     

无人机航迹中电力线电晕紫外探测与定位

在无人机电力线巡检中,为了能快速发现并定位绝缘子产生电晕放电现象的位置,对无人机航迹中的电力线电晕探测与定位方法进行了研究。分析了电晕放电功率检测模型,并得到放电源辐射出紫外光功率的公式。设计了具有高灵敏度的电晕探测设备,提出在无人机航迹中发现绝缘子缺陷的定位方法,通过两次不同角度对电力线铁塔探测,比较两次探测结果分析出缺陷绝缘子的位置。最后根据定位方法设计了对电火花和紫外LED探测实验。结果表明,该探测设备能准确探测出电火花产生的紫外光功率,受到紫外光在空气中损耗的影响,测量值随距离的增加而逐渐减小,且在不同距离情况下相对误差在11.5%之内。在紫外LED探测实验中,探测角度选择0°和15°时测量值较为准确。该方法在微弱电晕放电探测中准确有效,能够满足无人机在航迹中对电力线缺陷绝缘子的定位要求。     

激光诱导铜产生等离子体羽辉的颜色特性

为了研究等离子体羽的辐射特性,建立了激光诱导辐射模型。通过时空分辨光谱测量技术,测定了激光烧蚀铜诱导产生等离子体羽辉在氧气环境下的发射光谱及其发射强度随时间与空间的分布;利用快速照相法,拍摄了等离子体羽的照片。结果表明:等离子体羽光谱主要由Cu的原子谱线、一价离子谱线组成;其不同区域的颜色不同,且随环境气压而变化。认为等离子体羽的不同区域诱导发光机理不同,中心区域以连续辐射为主;中间区域以原子谱线和一价离子谱线为主;外围区域以原子谱线为主。连续辐射主要来自近靶处高能电子运动而产生的韧致辐射以及电子和一价离子的复合;一价离子谱线主要来自近靶处高能电子与一价离子碰撞传能;原子谱线主要来自电子与原子的碰撞传能以及近靶处电子与一价离子的复合。     

基于杂波模型的天基目标红外探测波段选择

对美国国防支援计划（DSP）系统对导弹目标的探测波段及其选择方法进行了探索性研究。提出了一种基于背景杂波模型的波段选择方法。首先推导了简化的场景辐射参数表达形式,建立了场景空间杂波模型,给出了综合信噪比解析式;然后通过遍历目标辐射特性空间、背景杂波水平空间与谱段空间选择了最佳工作波段,使得探测系统在不同背景杂波水平下对辐射特性相似的一类目标的综合探测性能达到最佳;最后通过算例说明了该方法的有效性。经计算分析发现,系统最佳探测波段与场景的空间杂波水平以及目标的辐射特征密切相关;在不同的杂波水平下,选用两个目标辐射模板,DSP的最佳探测波段为2.73~2.85μm与4.2~4.43μm。     

Detection of ultraviolet B radiation with internal smartphone sensors

Smartphones have the potential to monitor ultraviolet radiation within the terrestrial solar spectrum. Additionally, the ability to accurately estimate personal ultraviolet exposure using a smartphone may one day allow an individual control of their ultraviolet exposure. Previous studies have demonstrated the detection of ultraviolet A from 320 to 400?nm with a smartphone. However, the measurement of ultraviolet B from 280 to 320?nm is desirable to monitor biological effects such as erythema. No previous reports have been reported for the detection of ultraviolet B detection with a smartphone camera. This study characterized the ultraviolet B response of smartphone cameras and shows that these devices detect this radiation without additional hardware. Three smartphones were tested in the ultraviolet B waveband for dark response, temperature response, irradiance response, and spectral response. The used protocols adhered to international standards where applicable. All characterized smartphones were sensitive to ultraviolet B radiation; however, each type provides a unique response.     

双通道激光主动探测系统

为了有效探测“猫眼”目标的微弱回波信号并获得目标区域的直观图像信息,设计了基于雪崩光电二极管(APD)单元探测器和电荷耦合器件(CCD)面阵探测器的双通道激光主动探测系统.介绍了硬件设计的基本思路,包括各模块功能、组成和主要部件所采用的型号.针对双通道探测模式的关键技术,阐述了APD探测模式下接收放大电路的设计方法,并分析了CCD探测模式下响应波长的匹配问题.最后,在外场条件下,利用望远镜和激光测距机等典型“猫眼”目标对该双通道激光主动探测系统进行了实验验证.实验结果表明,利用APD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应是类镜面目标回波能量响应的2.87倍以上;利用CCD探测模式进行探测时,550 m距离处望远镜的回波能量响应和2 500 m距离处激光测距机光学窗口的回波能量响应分别是背景目标回波能量响应的2.72倍和2.31倍以上.该双通道激光主动探测系统可将典型“猫眼”目标从背景及干扰目标中清晰检出,验证了探测系统设计的合理性和有效性.     

基于 MCP / sCMOS 的单光子成像探测系统及算法研究

针对单光子计数成像技术探测目标信号微弱信噪比低、所得图像目标区域不清楚、背景噪声严重等问题。 本文利用 270±5 nm 的日盲紫外滤光片、图像增益 710 5 的微通道板像增强器(MCP)、荧光屏和最大分辨率为 1 504×1 504 的科学级互补金属 氧化物半导体(sCMOS)等器件,设计了日盲紫外单光子探测系统,并通过时序控制获取了单光子光斑图像。 为了突出图像中的目 标区域,本文利用改进的形态学高帽变换算法,对光斑目标区域进行增强处理;随后利用三角阈值法对图像进行二值化处理,同时 利用连通域对目标区域的坐标进行提取;最后运用区域极值算法在原图中的目标区域进行单光子计数。 对紫外光源进行了单次 曝光时间为 80~100 ns 的系列成像和数据处理实验,实验结果验证了所设计的单光子成像探测系统和光子计数算法的可行性。     

阵列式近红外目标模拟器的设计与实现

为了能够实现逼真的红外仿真环境,设计了一套红外成像仿真系统。该系统通过对红外发光二极管的特性研究,利用脉动光提高其发射距离,借助适当的光学装置,实现小功率发光器件模拟红外目标的功能。该系统可用于红外目标仿真,对红外成像系统的性能做出整体评价;也可以对不同红外成像系统的性能进行比较分析。通过对某型导弹动态测试,表明了该系统方案的可行性、实用性。