激光大气散射离轴探测分析

利用Mie散射理论,通过数值计算得到了1.06 μm激光在低空大气中传输时的散射特性;不同尺度参数的粒子的散射光强分布相差极大,随着尺度参数的增加,散射光强越来越集中于前向;复折射率的变化对散射光强影响不大.通过对大气散射的辐照度理论分析和数值计算,得到大气散射的辐照度随离轴距离的增大而近似按反比规律下降的特征;同时,对不同能见度下的散射辐照度进行了数值计算,能见度的不同只影响散射强度的大小,而不影响散射强度的分布.不同散射点的散射光到达探测器所需的时间不同,延迟时间与离轴垂直距离和探测角呈简单的线性关系,这些特征为激光散射离轴探测提供了理论依据和参考.     

激光大气散射离轴探测建模及仿真

基于米氏散射理论,建立了波长1.064μm激光离轴散射探测模型。利用编程语言MATLAB设计了激光离轴散射探测仿真软件,该软件能够仿真计算多种大气传输条件下的散射辐射参量,并绘制相应的曲线。对激光告警散射截获半径评估和制导激光散射光特性进行了仿真计算,结果表明,该模型能够预测不同气象条件下的散射参量,为系统设计者和工程使用方提供了简便、快速的大气散射仿真工具。     

激光束近轴定位技术研究

建立了利用散射光实现激光束近轴定位的二维及三维模型.以信号接收器镜头光心为坐标中心建立坐标系,通过求取激光束上两个散射点到探测器的距离,来确定散射点的坐标,最终确定激光束的直线方程.实验结果表明,该模型在计算散射点到探测器的距离时与实验结果十分吻合,这证明了该模型实现激光束近轴定位的有效性.     

离轴球形粒子对高斯波束的散射

本文根据广义米氏理论，将入射高斯波束用矢量球谐函数展开，研究离轴球形粒子的电磁（光）散射。获得波束因子／ｇ表达式和它的局域近似结果，以及散射系数ａｎ和ｂｎ的计算公式。讨论了波束宽度和粒子离轴位置对散射系数、消光系数、散射强度角分布，以及对粒子的内场和表面场分布的影响     

激光告警散射截获半径评估建模与仿真

为评估激光告警散射截获半径的边界,根据激光告警系统的散射告警原理,基于米氏散射理论,推导出适于工程应用的波长1.064 μm激光告警离轴散射探测模型。分析了激光告警探测系统的主要噪声源,提出了基于激光告警阈值探测理论的散射截获半径评估方法;利用编程工具MATLAB对某激光告警系统的散射截获半径边界进行了仿真计算。     

等离子体球对离轴高斯波束的电磁散射

基于高斯波束波形因子的局域近似解和电磁场的球矢量波函数展开方法,研究了离轴高斯波束入射均匀各向异性磁化等离子体球的电磁散射特性.数值计算了波束参数和粒子参数对雷达散射截面(RCS)随散射角分布的影响.分析了改变波束束腰半径和粒子偏离波束轴距离时,RCS的分布特点.结果表明:前向散射截面与束腰半径的变化成正比关系;束腰半径的变化对RCS随散射角分布有很大影响;球粒子偏离波束轴距离的大小影响RCS极值的位置和角分布特点.     

基于相关探测技术的激光气溶胶散射信号截获

在激光散射告警器设计中,为了兼顾探测概率与虚警概率两项指标,围绕适用于激光气溶胶散射信号探测的相关探测技术开展了理论与实验研究。在对低空中1.06 m激光气溶胶散射信号的辐照度分布与时域特征进行理论分析的基础之上,根据相关处理对信噪比的改善效果与作用条件的实验研究结果,理论计算了基于相关处理的激光告警设备的探测灵敏度,并据此研制了实验装置,在外场实验中实现了激光气溶胶散射信号的离轴截获。研究结果表明:相关探测技术能够在保持低虚警的同时,进一步提高探测装置的散射信号截获能力,是一种提高散射探测概率的有效途径。     

多薄膜层材料近旁轴激光波束散射及影响因素分析

研究了多种材料、涂层及多层介质薄膜近旁轴激光波束入射下的散射特征.数值计算不同材料,不同极化方式和入射角的激光波束单、双站散射系数.并分析不同材料物性参数、激光波束束腰半径和入射角对材料散射系数的影响.计算结果表明,金属较介质材料单、双站散射系数大,材料的介电常数、高度起伏和相关长度影响散射系数显著;对介质薄膜材料,多层介质薄膜较单层后向散射系数小9.21dh;改变入射角度时,离轴激光波束对介质单多层薄膜材料散射系数影响都较小;且波束束腰半径和入射波长相比拟时,激光波求散射较强,波束求腰半径远大于入射波长时,波束逐渐趋向于平面波.     

单脉冲激光散射探测研究

利用低空激光大气传输模型,对1.06μm激光在大气中传输时散射辐照度的分布进行了数值计算,通过与相同条件下的激光器回波信号能量进行比较,发现计算结果在理论分析上存在较大差异,其原因是未考虑激光器的单脉冲特性。通过对在单脉冲工作方式下的激光散射能量公式进行改进,提高了散射探测的计算精度。     

太赫兹散射特性测量中探测离焦量的分析

为研究太赫兹散射特性测量中探测器在离焦情况下的探测结果,采用ZEMAX光学设计分析软件,对太赫兹散射特性测量系统进行建模和仿真,在探测器直径为6 mm的情况下,对波长为118.83μm的太赫兹发射源进行研究,通过对像高的控制和对探测器各视场能量的仿真测量,得出在离焦情况下系统所允许的最大离焦量为-2.24 mm~1.86 mm,为散射特性的实际测量提供理论支撑。     

异轴角散射法测量湿蒸气参量的方法研究

为了实时监测汽轮机末级湿蒸气中水滴大小分布和浓度的变化,指导汽轮机的安全经济运行和锅炉给水量,减小湿蒸气对汽轮机的影响,提出了一种以CCD为探测器、测量湿蒸气参量的异轴角散射方法;根据模拟汽缸的结构和参量建立数学模型,并进行了仿真分析,得出水滴群质量中间半径、水滴数浓度和尺度分布参量的变化对散射比的影响规律;分别对不同工况下的湿蒸气进行了实验测量;仿真和实验结果变化趋势基本一致。结果表明,利用异轴角散射法测量湿蒸气参量变化是可行的。该研究对湿蒸气参量以及其它微粒的监测是有帮助的。     

异轴角散射法中散射体几何模型的构建与优化

湿蒸汽参量测量对于保障汽轮机机组的高效安全运行具有重大意义。基于激光散射的异轴角散射法是湿蒸汽参数测量的光学方法之一。本文在分析异轴角散射法测量模型中激光散射的散射体几何建模存在问题的基础上,构建了CCD相机单个像元所对应的散射体的几何模型,并求解了散射体体积及与散射体相关的几何参数;并采用MATLAB软件进行了仿真计算,计算了水滴群质量中间半径r0.5、水滴数浓度N和尺寸分布系数K变化对散射光强的影响,并进行了误差分析。研究结果表明:采用新构建的散射体几何模型的异轴角散射法所得的仿真理论数据与实验数据间相对误差减小,且变化趋势更趋于一致,验证了几何模型优化的可行性和优越性,可为湿蒸汽参数测量提供更精确的数据。     

用投影全息干涉条纹测量物体三维面形

在以往投影测量三维面形的装置中,其产生激光干涉投影条纹的装置较大,且干涉条纹较容易受外界的影响而漂移和抖动,影响测量结果精度的提高,本文提出用离轴全息干涉条纹替代投影法的激光干涉仪投影条纹,并将其用于实际测量中,实验结果表明：该方法产生干涉条纹的装置简单,且不受外界振动的影响,光能利用率高,易于移相和解调,这使得三维形貌检测精度高、速度快、实用性更强。     

大空间图像型火焰检测方法研究

为了提高图像型火焰检测算法的准确率,满足其对实时性的要求,采用三帧差分和背景更新相结合的方法,提取运动前景区域。然后在RGB空间和Lab空间建立颜色模型,分割出火焰疑似区域。用Lucas-Kanade稀疏光流算法跟踪运动区域,获取火焰的主运动方向作为火焰识别特征,判断是否是真实的火灾发生。实验结果表明,该算法具有较好的实时性、鲁棒性,能够有效地提高火焰识别的准确率,降低误检率,在大空间公共建筑消防系统中具有重要的应用价值。     

三维目标电磁散射的自适应积分方法

应用自适应积分方法并结合邻近组预条件求解三维导电目标的电磁散射.通过建立辅助基函数将三角形分域基函数映射到矩形网格中,并将格林函数离散变换为具有Toeplitz特性的矩阵.用快速傅立叶变换加速迭代求解中的矩阵和矢量相乘,该方法极大的减少了内存需求和CPU时间,其存储量和运算复杂度分别为低于O(N1.5)和O(N1.5logN)量级.应用邻近组预条件技术进一步降低了迭代求解所需的迭代次数.数值结果表明了该方法的准确性和高效性.     

激光光斑中心空间定位方法的研究

介绍了一种用于工程机器人的双目立体视觉系统.该系统采用双面阵CCD,可对激光光斑中心表示的空间点进行定位.给出了系统的结构、数学建模方法及计算公式,采用灰度矩法实现激光光斑中心的精确定位.通过对不同尺寸的椭圆形、方形和三角形光斑的实际测量,系统中心定位精度达到2%,而且不受光斑形状的影响,具有良好的稳定性.     

3D打印在空间微波部件的应用展望

3D打印通过流体材料或粉体材料的层片叠加,将CAD设计转化为三维实体零件,无需模具或机加工,凭借极大的设计自由度和生产效率,近年来逐渐用于工业产品的直接制造,在配件减重、模型验证、复杂结构一体化成型、零部件受损修复方面具有极大的优势。本文介绍了3D打印技术及其分类,举例分析该技术在航天器微波部件的应用情况,探讨其对射频器件制备的影响。最后,对3D打印在空间部件制造的关键问题和发展进行了展望。     

医学图像三维重建的研究

作为目前计算机视觉领域的一个热点问题,医学图像三维重建在诊断医学、手术规划、模拟仿真等领域都有重要的应用。首先对图像进行预处理,以去除噪声并平滑图像,然后用K均值聚类算法对图像进行分割,最后用移动立方体算法实现图像的三维重建。重建后的三维图像可以帮助医生明确诊断和制定正确的手术方案。