海面激光反射特性测量方法研究

为了使以舰船为平台的激光角度欺骗干扰装备,利用海面作为假目标反射体,实施对制导武器的干扰,分析了影响海面对入射激光反射特性的多种因素,提出了海面对激光反射特性的实测方法、数据处理方法和测量设备要求。结果表明,该方法是了解和掌握不同海况条件下,海面反射激光能量分布最直接和有效的技术途径。该研究结果可为舰载激光对抗装备的研究、发展和应用提供基础数据。     

一种表面激光散射特性数据三维测量方法

激光双向反射分布函数(BRDF)数据测量是一种获得目标表面信息的重要手段。利用几何光学理论建立了目标表面BRDF模型,采用激光器、激光能量密度测量设备、转台、漫反射板等光电实验室常用测量设备,在相同的几何和物理条件下,分别测量样品和散射特性已知的漫反射板对激光能量的散射特性数据,推算出样品的BRDF数值;保持测量平面静止,通过翻转被照射表面获取样品表面的三维BRDF数据,推算了翻转过程中测量点的角度换算关系;利用测量结果,进行了目标表面BRDF模型的参数优化,建立了样品表面BRDF模型;实验环境容易构建,操作简便,为研究目标表面激光散射特性提供了一种新的研究思路。     

海面电磁散射回波的分形特性

本文引入时变分形Weistrass—Mandelbrot函数描述海面的局部动态特征，采用Kirchhoff解近似分析电磁散射场的时域分形特性，导出了海面电磁散射系数的分形模型。理论分析和试验结果表明，海面的散射回波信号保留了海面的一些分形特征，散射系数属于分形函数，其盒维数与海面的分形维数近似相等。     

各向异性粗糙海面对掠入射激光的散射特性研究

针对目前粗糙海面的激光散射场模型并不适用于激光束掠入射的情况以及忽略风速的影响,基于Cox-Munk模型及基尔霍夫近似（KA）模拟各向异性粗糙海面,建立海面对掠入射激光束的方向反射率分布模型,仿真分析了方向反射率随风速、风向、入射角、入射方位角、反射角、反射方位角的变化规律,并通过水池实验进行了验证。结果表明:粗糙海面对激光束的散射能量主要分布在以被照射海面为顶点的圆锥形角空域,此空域角方向位于镜面反射方向附近,且随着风速的增加,空域角逐渐变大,对于掠入射的激光束,由于海浪的遮蔽效应,空域角方向会偏离镜面方向。该模型可以为激光半主动制导导弹对海上小目标射击研究以及利用激光束照射粗糙海面布设激光诱饵研究提供一定理论依据。     

超低空状态下海面激光散射特性测试与分析

在海上使用的超低空雷达设计中,非常有必要了解不同海情下的海面激光散射特性。针对设计需求,在实验室内通过人工造波模拟海况,解决了实际海环境测试的困难,实现海面激光散射影响因素的定量控制。通过激光散射测试系统,获取各种状态和不同波束照射角情况下的近场激光散射数据,经过统计分析给出了规则正弦波海面和不规则(P-M谱)海面的激光散射特性。海面激光散射与漫反射板散射差异较大,海面散射以表面镜像散射分量为主。激光散射回波起伏随海表面波形空间波长而变化;散射回波大小随擦地角增大而增大;在固定的擦地角时,海情越高相应散射回波越强;当擦地角足够大时,散射回波大小随海情变化不大。     

激光后向散射式烟幕粒子测量方法研究

烟幕干扰是光电对抗防御来袭光电精确制导武器的重要手段,烟幕干扰对抗效能与实际气象条件、布放密度、防御目标特性等密切相关,实时测量烟幕的消光特性是评估烟幕干扰对抗效能的基本要求。本文对烟幕粒子的激光Mie散射机理进行了分析,建立了激光后向散射层析断层反演烟幕消光系数模型,通过试制的激光后向散射层析断层测量系统对三种典型烟剂发烟后烟幕消光系数进行了测量,结果表明该激光后向散射层析断层可有效对烟幕消光特性进行遥感测量,可为光电对抗烟幕干扰效果实时测量及效能评估提供支撑。     

海面上舰船目标的紫外散射特性研究

基于粗糙面双向反射分布函数(BRDF)模型,考虑海面的影响,设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,讨论分析了海面上舰船目标对海天背景紫外辐射的散射特性.运用大气传输软件MODTRAN,计算了0.3～0.4μm波段太阳、天空背景的紫外辐射特性;根据粗糙面散射理论,分别对海面和目标表面进行BRDF建模,并讨论了面元的光散射特性;设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,并利用此流程计算分析了某舰船模型的紫外光散射亮度.结果显示探测时间、探测方位、舰船表面蒙皮材料、舰船形状、海面散射等因素,都对舰船目标的紫外光散射特性产生影响,为完善舰船目标紫外辐射特性数据库提供有效依据.     

自然地物激光散射特性的测量方法设计

对常用的比对测量法进行了分析,指出了该方法在测量自然地物激光散射特性时存在的问题。基于比对测量法原理,对测量方法进行了改进,设计了一种全向测量、转置比对的自然地物激光散射特性近场测量方法,提高了对该类型目标激光散射特性的测量效率和测量精度。     

激光散射法用于透明介质膜片厚度的精确测量

用激光经透明介质膜片反射后的散射条纹分布测量膜片的厚度,精度比接触性测量高二个数量级。     

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。     

复杂形体目标激光散射特征测量系统的研制

复杂形体目标激光散射特征的测量系统中，利用反射式离轴光路满足了可见到远红外波段的测量需要，通过大孔径（250mm）物方远心接收光路实现了对实际远场的模拟测量，以光滑镀金球体作为标准器，可直接获得任意目标散射截面的绝对值。在0．6328、1．06和10．6μm三个波段针对标准器的实测结果表明，平均误差小于4．95％。     

用前向光散射测量气泡特征参数

根据光对水中气泡的前向散射信号的时域波形特点,提出了一种测量舰船尾流中气泡分布特征和运动状态的新方法,可以准确解算出气泡的尺度和运动速率。该方法具有精度高、方法简单、容易实现等优点。     

全尺寸目标激光脉冲后向散射回波功率测定和建模

运用粗糙面散射、激光脉冲散射理论,结合复杂目标粗糙表面相关建模参数,建立用于计算全尺寸复杂目标激光脉冲后向散射功率的理论模型.实验测量一种空中缩比目标模型后向散射激光脉冲回波功率,获取该缩比目标激光脉冲后向散射功率随接受天顶角的变化曲线.比较理论建模与实验测量数据,分析实验误差,证明了该理论模型的正确性.将建立的理论模型进一步应用于计算非合作空间全尺寸目标的激光脉冲回波功率.计算结果能够预估空间目标的激光散射特征,解决一些关于空间目标激光脉冲光学特征工程的应用问题.     

激光测量子弹速度研究

系统通过选取半导体激光器作为光源、大面积光敏二极管作为接收器件。采用通过柱面透镜和圆弧柱面反射镜形成的激光幕作为区截面。整个装置由两套相同的激光光幕构成，用以获取弹刃通过两个光幕的时间间隔。通过接口电路，根据靶距由计算机进行数据处理，得到弹丸的飞行速度。该系统具有效靶区大，灵敏度高，响应速度快，抗干扰能力强，测速范围广等特点。     

基于散射原理的激光粒度测试仪研究

颗粒在工业和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法中,激光散射法具有测试精度高、测量速度快、重复性好、可测粒径范围宽等突出优点.为提高测量精度,通过对无模式反演算法的研究,提出了一种改进的独立模式粒度反演算法,并设计了光学系统和环形光电探测器,开发了粒度测试分析软件,实现了基于散射原理的激光粒度测试系统.实验结果表明,所提出的算法有效地提高了测量精度,降低了测量的重复误差.

Abstract：

Particle is widely involved in scientific research and industry.Among the frequently used examination method for particle size and distribution,the laser scattering owns especial advantages such as high precision,high speed,good repeatability and wide measuring range.For enhancing the measuring accuracy,an amelionated non-mode inversion algorithm is presented based on the study of non-mode data processing algorithm,optical system and annular photodiodes are designed,and corresponding testing and analyzing softwares are developed,realizing a laser particle size analysing system based on scattering theory.The experimental results indicate that this algorithm enhances the measuring precision and reduces the repetition error effectively.     

外场目标激光散射特性测量及分析

在外场用已知半球反射率的靶板作为标准靶板,反演测定目标靶板激光雷达散射截面和半球反射率。由于受到随机变化的大气衰减和激光器输出能量等因素的影响,靶板角分布曲线与朗伯余弦曲线会有一定偏差,因此,采用双光路测量法来确定各个测量时刻的大气衰减系数和激光器输出能量,然后,再与半球反射率已知的标准靶板比较,计算得到目标靶板的激光雷达散射截面。实验测得的目标靶板反射率为24.9%,与实际标定值25.3%的相对误差为1.6%,满足10%的外场精度要求。通过实验测量的结果分析表明利用双光路方法对目标靶板与标准靶板进行测量,较好地消除了各个时刻的大气衰减和激光器照射能量对测量结果的影响。     

激光光纤压力检测技术在海洋石油勘探中的应用研究

介绍了一种用于海洋石油勘探的反射式强度调制型光纤压力传感器。依据新颖的网络补偿技术 ,提高了强度调制型光纤传感器的长期稳定性和检测精度。从理论上描述了测量误差补偿机理。初步的位移测试实验验证了所设计研制的传感器的正确性和实用性 ,压力的测量精度可达到 0 1MPa。将这种传感器应用于海洋井下压力的检测 ,可具有良好的稳定性和极大的实用价值 ,测量稳定性可以达到 0 1 5 %