以AOTF为核心的在线光谱测量系统的研制

概述了声光可调谐滤光器（AOTF）的基本色散原理，详细介绍了以AOTF为色散元件的红外光谱测量系统的组成以及采用聚苯乙烯作样品测量结果。文中对准直发射系统、聚焦接收系统的设计进行了详细分析并提出工作距离的概念和设计要求，与此同时对直接数字频率合成器（DDS）的使用以及DDS与0数字信号处理器（DSP）之间的接口设计进行了介绍。理论和实验表明，以AOTF色散元件的红外光谱测量系统结构简单,测量速度快，可广泛应用于在线光谱分析场合，本系统光谱测量范围为2.5-5.0μm，光谱分辨率为10nm。     

乳品成分近红外光谱测量系统及其可靠性热设计

论述了基于声光可调谐滤光器(AOTF)的乳品成分近红外光谱测量方法,并针对测量系统进行了可靠性热设计.通过对测量系统进行故障树分析(FTA),从结构材料的热平衡入手针对光源部件的故障隐患进行了结构热设计;同时,针对系统核心分光器件-声光可调谐滤光器AOTF晶体采用PID调节方式的单片机系统进行了恒温控制.通过对测量系统进行优化,部件可靠性及光谱稳定性相应提高,数据表明:系统测量光谱重复性变异系数CV值由0.5%降低到0.1%.     

基于AOTF的近红外成像系统研究

以声光可调谐滤光器(AOTF)作为分光器件,采用FPA-640×512InGaAs焦平面阵列探测器作为光学敏感接收器件,设计了近红外成像系统。该系统由AOTF光路模块、射频驱动源模块及阵列探测器成像模块3大部分组成。首先介绍了AOTF的工作原理,并根据该原理设计了高频信号发生电路和功率放大电路,用来驱动AOTF衍射出不同波长的光波;以现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理单元的探测器成像模块,在接收到来自射频驱动同步接口电路的上升沿信号后,产生探测器正常工作所需时序,最终通过数据采集存储实现图像复原。搭建了近红外成像系统,实验表明,在0.9~1.7μm近红外波段范围内系统成像质量清晰,具有较高的应用价值。     

基于AOTF的在线汽车尾气监测系统

介绍了一种基于声光可调谐滤光器(AOTF)的在线汽车尾气监测系统。该系统采用e衍射光作为参比光束以补偿光源波动以及外界环境变化对测量结果的影响;采用o衍射光作为样品测量光束,根据朗伯比尔定律对汽车尾气中HC、CO和CO2的含量进行在线监测;还有数码相机对尾气排放量超标车辆的牌号进行拍照。该系统测试时间为30 ms,HC、CO和CO2的测量精度分别为3×10-6、0.04%和0.3%。该系统可设置在十字路口对汽车尾气进行在线检测,既提高了检测效率,同时也可通过通讯使数据在环保相关领域实现共享。     

非共线声光可调谐滤光器(AOTF)偏振光波长的研究

对经非共线声光可调谐滤光器(AOTF)后衍射出的±1级偏振光波长进行了分析,理论和实验结果基本一致,相对误差＜±2%.在2～4 (m波段,两级光的波长差为0.2～0.3 (m.研究的结果为双波长分光光度法的应用提供了有价值的参考数据.     

红外声光可调谐滤光器的声光偏转效应

本文详细报道了红外声光可调谐滤光器的声光偏转效应。分析了产生这一效应的原因进而讨论了它对声光滤光器的影响,最后探讨了它的可能应用。     

声光可调谐滤光器分光系统光学特性的研究

对声光可调谐滤光器 (AOTF)及其分光系统的光学特性进行了实验研究 ,提出了提高衍射光谱纯度的有效方法 ,分析了正交双偏振方法和光电结合的调制解调方法 ,并以近红外区域水的吸收峰测量谱图为例 ,对几种分光系统的改进效果与傅里叶变换红外光谱仪的测量效果进行了对比验证。结果表明 ,两种方法均能有效地消除零级光的影响 ,但正交双偏振方法以牺牲光能利用率为代价 ,调制方法能够在不降低光能利用率的情况下提高AOTF分光系统的光谱分辨力和信噪比 ,并可以简化光路结构。     

双光路互参考高精度AOTF衍射效率测试方法及装置

适应现代光电检测技术对微弱光电信号测量精度的进一步追求,提出并验证双光路互参考高精度AOTF衍射效率测试方法。该方法利用光路可切换器件实现光路互参考检测,从而达到降低光源不稳定性、探测器响应差异性及光电干扰的目的,有效提高测试精度。首先对双光路互参考高精度AOTF测试方法的原理进行具体阐述,然后说明建立的针对AOTF衍射效率测量的双光路互参考探测实验装置并对其进行实验验证。分析及试验结果表明:采用互参考技术可使衍射效率测量方法数据精确度平均提高50%,有效降低光源不稳定性、探测器响应差异性的影响,实现提高测试精度的目的,最后对方法的适用范围及参考意义进行了分析及讨论。     

基于多谱段集成检测的宽光谱AOTF性能测试系统

声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter, AOTF)是一种新型分光器件,近年来在光谱分析技术领域得到广泛应用.首先分析了AOTF的分光特性及驱动要求,介绍了AOTF器件的关键性能指标和测试方法.其次针对AOTF器件性能设计了专用测试系统.系统采用单色仪作为光源,通过多谱段集成检测方法,能对宽光谱AOTF器件进行驱动频率匹配、衍射效率和光谱分辨率的测试.测试系统波长的覆盖范围是400~3 200 nm,光源稳定性优于98%,光谱分辨率在450 nm处小于0.4 nm,在2 400 nm处小于2.0 nm.最后以短中波晶体的测试为例,验证了该测试系统的功能及性能,达到了设计要求.基于多谱段集成检测的宽光谱AOTF性能测试系统由于其高效、便捷等特点,具有很强的工程应用价值.     

红外跟踪测量系统图像处理电路的设计

根据任务和功能要求,设计了一种应用于红外跟踪测量系统的图像处理电路。介绍了电路的实现功能、设计构架、硬件组成和对外接口等,进行了模块划分和模块描述。该电路以内含嵌入式处理器的高性能 FPGA 为核心,复杂计算由嵌入式处理器编程实现,满足任务功能要求,提高了系统集成度和可靠性。     

红外探测器参数测试系统的改进

文中介绍了红外探测器参数测试系统经过改进后,可准确、快速地进行探测器光电参数的测量,并已在实际应用中起了重要的作用.     

基于近红外光谱和系统聚类法的蝗虫识别模型研究

以蝗虫的近红外光谱图作为分析的对象,采用聚类分析方法对蝗虫进行快速的识别研究.结果表明:矢量归一化预处理后的光谱数据经最长距离法进行聚类分析,分类结果正确率为100%.此法可为蝗虫自动侦测系统中识别蝗虫提供一种可靠、简便的手段,盲样检测的准确率可达91.67%.     

机载PMS系统技术原理剖析

机载PMS粒子测量系统具有自动化程度高、实时性和适用性强、运行稳定的特点,能实时探测、记录、处理并显示云滴、降水粒子数据。简要介绍了该系统的组成及其工作原理,详细介绍了PMS系统中云滴和降水粒子的探测原理,分析其结构及技术特点,探讨其在实际应用中可能带来的误差,最后就PMS系统实际应用及研发提出了一些建议。     

红外成像系统常用测试方法

介绍了测试系统的组成部分,给出了各部分常用的类型,对其中一些类型的优缺点给予了讨论.     

红外双视场枪瞄光学系统设计

随着现代战争中伪装技术的日益增强,瞄准镜的性能对武器威力的发挥起到至关重要的作用。结合红外与变倍特性的瞄准镜系统将在观测中发挥重要的作用。本文设计的双视场红外瞄准镜系统工作波段为8～11μm,视场大小变化范围为0.716°/2.886°,实现了4倍的变倍比。同时,由于红外材料对温度变化敏感的特性,对光学系统进行了被动消热差设计,保证了系统在-40℃～60℃工作温度内成像质量稳定。系统采用德国AIM公司的长波非制冷探测器接收红外信号,为了实现可加工性,所有面型皆为球面。通过对透镜形式的合理选择,透镜之间的合理搭配,最终实现光学系统的设计,系统成像质量良好,环境适应性强。     

红外光学系统无热化设计研究

分析了温度对红外光学系统的影响。军用红外光学系统往往工作在温度变化较大的环境中,因此必须采取有效的温度补偿措施以减少离焦。介绍了红外光学系统无热化设计的方法及原理。根据小型红外光学系统的设计参数,提出了光学被动式无热化设计思路。试验结果表明,光学系统在0～60℃范围内可保持良好的成像效果。     

基于ZEMAX的红外光学系统设计与优化

阐述了该光学系统研究的意义,确定了基本设计原则。然后进行了平行光管和望远镜的高斯光学结构模型及设计,建立了具体的数学模型并进行求解。最后根据目标耦合光路结构,利用ZEMAX软件对该光学系统进行了优化设计,对优化结果进行了像质评价,得出了结论。该系统解决了红外光学精确制导系统动态跟踪特性的内场测试的一系列问题,促进了红外黑体跟踪目标地面等效测试的发展,对提升仿真试验技术能力提供了重要的硬件支撑。     

高分辨率、大面阵红外无热化光学系统设计

利用普通红外光学材料实现的大视场光学被动无热化系统应用于当前新型高分辨率、大面阵红外探测器时存在透镜数量多,不易实现轻量化、小型化的技术问题。为此,引入了低折射率温度系数的硫系玻璃,并设计了一种工作波段为8~12 μm、视场为40°×32.5°、F数为1.0且适配1280×1024探测器的光学被动无热化成像光学系统。设计结果表明,在-55℃~70℃的工作温度范围内,探测器特征频率42 1p/mm处的光学传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值均大于0.35,系统成像性能良好,能够满足实际工程应用需求。