Please wait a minute...

当期目录

    2020年 第49卷 第12期    刊出日期:2020-12-25
    上一期   
    目录
    目录
    2020, 49(12):  0. 
    摘要 ( 30 )   HTML ( )   PDF (330KB) ( 24 )  
    相关文章 | 多维度评价
    光学器件
    基于CPC的太阳模拟器聚光性能分析
    王昊, 付跃刚, 张国玉, 孙高飞, 刘石, 张健, 徐达, 吴凌昊, 杨俊杰
    2020, 49(12):  1223001-1223001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1223001
    摘要 ( 180 )   HTML ( 23)   PDF (1702KB) ( 128 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为解决现有太阳模拟器能量利用率低导致辐照度低的难题,依据太阳模拟器基本成像原理,提出利用复合抛物面聚光器(CPC)改进太阳模拟器的聚光系统.分析了CPC与传统聚光器的聚光机理,基于边缘光线原理推导了CPC的参数设计方法.利用LightTools软件结合嵌套的体光源与CPC建立聚光模型,分析了CPC理想最大接收角。建立椭球聚光镜与组合聚光系统的对比模型,验证了理论分析.通过截取分析得到最佳截取比来优化初始结构,进而确定CPC的最终结构.结果表明:氙灯应用在CPC中的能量利用率高达94.86%,且整个太阳模拟器的辐照度有很大提升.该研究能够为设计高能量利用率高辐照度的太阳模拟器提供参考.

    微通道板测试用铯离子源离化效率研究
    王叶萍, 钱芸生, 郎怡政, 王自衡, 孔祥宇
    2020, 49(12):  1223002-1223002.  doi:10.3788/gzxb20204912.1223002
    摘要 ( 71 )   HTML ( 6)   PDF (1306KB) ( 35 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为研究铯离子作为入射源轰击微通道板性能测试技术,采用铯离子束产生器作为实验装置,分析整个铯离子束产生过程,进而研究铯原子轰击离化丝(钽,脱出功为4.12 eV)而产生的铯等离子体的离化效率的影响因素.从物理过程分析出离化效率受离化环境温度、离化丝功率、聚焦电压等因素的影响,结合沙哈-朗缪尔(Saha-Langmuir)方程,分析出出射离子电流可作为离化效率的实际表征量.实验通过改变离化环境温度、离化丝功率等因素,采用运放反馈电流法测量离子电流的大小.实验结果表明通过控制离化环境温度可维持输入铯原子数的稳定,铯离子的离化效率受离化环境温度和离化丝功率影响较大.当其他工作条件不变,离化丝功率Qc为2.818 W时,离化效率达到最大;当离化环境温度Tc为110 ℃时,离化过程稳定且最充分,输出离子电流最大达到25 nA左右.实验结果与理论模型分析结果具有较好的一致性.通过对这些因素的控制可稳定调节铯离子束入射强度的大小.

    基于电子追迹算法的微光像增强器分辨力研究
    邱亚峰, 严武凌, 华桑暾
    2020, 49(12):  1223003-1223003.  doi:10.3788/gzxb20204912.1223003
    摘要 ( 99 )   HTML ( 5)   PDF (2270KB) ( 38 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对目前的微光像增强器分辨力计算理论模型存在着不够精确,不能直观给出优化条件等问题,提出了一种基于电子追迹算法的理论模型.通过均匀掺杂GaAs电子散射公式对阴极内光电子运输建模得到不同于朗伯体分布的出射电子分布,将近贴系统近似为纵向均匀电场并建立前、后近贴电子输运模型,在非异常工作情况下以次级电子出射分布为基础建立微通道板内电子输运模型,最后得到荧光屏电子圆斑,并用蒙特卡洛法计算调制传递函数,以0.3为标准得到极限分辨力.对四种不同型号像管的分辨力进行计算,计算结果与实验结果最大误差仅为5.0%,低于已有模型误差(超过10%),证明了该模型具有较好的实用价值和应用前景.

    自分裂GaN基垂直结构LED研究
    苏旭良, 王灿, 应磊莹, 徐欢, 许荣彬, 梅洋, 郑志威, 龙浩, 张保平
    2020, 49(12):  1223004-1223004.  doi:10.3788/gzxb20204912.1223004
    摘要 ( 73 )   HTML ( 4)   PDF (1660KB) ( 51 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了解决感应耦合等离子体刻蚀和衬底切割对发光二极管芯片造成损伤的问题,提高器件的成品率,提出了一种新的制备氮化镓基垂直结构发光二极管的工艺方法,成功制备出了无需衬底切割的自分裂垂直结构发光二极管.制备过程中使用化学机械抛光来代替感应耦合等离子体刻蚀对n型氮化镓进行减薄,避免了感应耦合等离子体刻蚀对器件侧壁和有源区造成的损伤;通过临时衬底转移技术解决了衬底切割的问题,无需衬底切割即可得到单个发光二极管芯片.与传统结构正装发光二极管相比,300 μm×300 μm的自分裂垂直结构发光二极管的电学特性得到大幅度改善,电流为20 mA下的正向电压从3.17 V降到2.88 V,降低了9%;饱和电流从240 mA提高到280 mA,提高了17%.研究了电极形状对器件性能的影响,将电极形状由圆盘形改为环形,500 μm×500 μm的自分裂垂直结构发光二极管的饱和电流从450 mA提高到490 mA,提高了9%,通过优化电极结构有望进一步改善芯片性能.

    光纤光学与光通信
    基于频移干涉数字混频法的FBG解调方法
    魏聪, 周次明, 陈希, 李宇潇, 刘涵洁, 范典
    2020, 49(12):  1206001-1206001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1206001
    摘要 ( 72 )   HTML ( 6)   PDF (1553KB) ( 32 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对复合频移干涉系统可以通过相位来求解波长的特点,提出了基于频移干涉的数字混频FBG解调方法,并通过理论和实验进行了验证.该算法在解调过程中结合了频移干涉技术光栅准确定位的优势,提高了信号混频阶段本振信号与原始干涉信号频率的一致性,实现了干涉信号相位高精度解调.搭建了基于复合频移干涉结构的FBG传感系统,在仿真和实验测试中通过数字混频法准确解调出了干涉信号初始相位中包含的波长信息,对1.5 nm波长改变量的信号解调误差小于0.26%.同时进行了准动态信号的温度传感实验,具有较好的波长解调效果,在传感监测中具有一定的应用前景.

    基于细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁低频振动传感器性能研究
    邹雪, 邓欧, 罗彬彬, 吴德操, 赵明富, 钟年丙, 宋涛, 蒋上海, 谢浪, 柳鹏, 刘恩华
    2020, 49(12):  1206002-1206002.  doi:10.3788/gzxb20204912.1206002
    摘要 ( 72 )   HTML ( 8)   PDF (2454KB) ( 54 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了测量结构的低频振动参数,提出一种细直径极大倾角光纤光栅的悬臂梁振动加速度传感器,并研究了该传感器的特性及优化方法.首先,对细直径极大倾角光纤光栅的轴向应变、弯曲应变特性以及悬臂梁振动传感模型进行理论分析;然后,通过静态实验进行验证并分析轴向应变和弯曲应变对悬臂梁振动的影响;最后,完成悬臂梁动态振动实验性能测试,并与标准直径极大倾角光纤光栅传感器进行对比.实验结果表明:在轴向拉力和弯曲应力作用下,细直径极大倾角光纤光栅的TE模和TM模的轴向应变灵敏度分别为-4.68 pm/με和-3.55 pm/με,弯曲应变的波长灵敏度分别为-8.82 nm/m-1和-7.71 nm/m-1,弯曲应变的强度响应灵敏度分别为6.71 dB/m-1和0.95 dB/m-1,细直径极大倾角光纤光栅具有比标准直径极大倾角光纤光栅更高的应变灵敏度;悬臂梁振动检测实验中,细直径极大倾角光纤光栅谐振波长3 dB点的最大加速度灵敏度达500 mV/g以上,为相同条件下标准直径极大倾角光纤光栅悬臂梁振动传感器的5倍左右;与快速傅里叶变换后的频谱图对比结果表明,细直径极大倾角光纤光栅传感器的谐波分量更少.可见,在低频振动检测时细直径极大倾角光纤光栅的抗噪声干扰能力更强,检测准确度更高.

    基于时域微分周期比的脉搏波信号特征识别
    范保存, 王彦, 黄晨晨, 葛子阳, 金萍
    2020, 49(12):  1206003-1206003.  doi:10.3788/gzxb20204912.1206003
    摘要 ( 80 )   HTML ( 4)   PDF (2438KB) ( 31 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    基于脉搏波特征的形成机理和分布特点,对采用PDMS封装的光纤光栅柔性传感器检测的人体手腕脉搏波信号,针对脉搏波最常出现的特征点明显、隐蔽和部分明显四种类型,提出基于时域微分周期比的脉搏波信号特征提取方法.采用各特征点在脉搏波时域微分信号中的相对位置及比例关系作为特征参数,实现了从脉搏波检测到特征点提取的综合算法.结果表明,对采集的4 050份实验数据,该算法能够全部准确识别起点与波峰的特征点,在静息状态下,潮波de点的识别准确率为98.28%和97.25%,重搏波fg点的识别准确率为98.14%和99.19%;在运动状态下,潮波de的识别准确率分别为94.23%和90.77%,重搏波fg识别准确率分别为91.93%和95.38%.

    激光与激光光学
    基于室内结构特征的二维激光雷达与相机标定方法
    张磊, 徐孝彬, 何佳, 朱开源, 骆敏舟, 谭治英
    2020, 49(12):  1214001-1214001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1214001
    摘要 ( 115 )   HTML ( 5)   PDF (2732KB) ( 58 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对激光雷达与相机数据融合问题,提出了一种基于室内结构特征的二维激光雷达和彩色相机之间的标定方法.该方法利用室内场景的柱特征,根据点在线上的位置关系推导激光雷达与相机坐标系间的投影矩阵方程.采用Canny算子和Hough变换提取墙角图像中直线特征,利用RANSAC方法拟合点云中的角点特征.通过奇异值分解法求解投影矩阵,在剔除重投影误差较大的点线特征数据后,进一步优化标定结果.实验结果表明:采用优化后的投影矩阵,柱子特征点的平均重投影误差从0.375 5个像素降低至0.045 9个像素.与两步标定法相比本文提出的算法具有更好的重投影效果.同时该方法不需要特定的标定物体,仅用较少的时间即可实现较高的投影精度.

    齿轮材料20CrMnTi的飞秒激光烧蚀特征
    明兴祖, 金磊, 肖勇波, 林嘉剑, 周贤, 明瑞
    2020, 49(12):  1214002-1214002.  doi:10.3788/gzxb20204912.1214002
    摘要 ( 54 )   HTML ( 3)   PDF (3118KB) ( 30 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    研究了螺旋锥齿轮材料20CrMnTi的飞秒激光烧蚀机理,以及单脉冲飞秒激光在不同能量密度下的齿面烧蚀特征.考虑材料的能量动态吸收效应和光子-电子-晶格系统的相互耦合作用,建立能量耦合模型,仿真得到烧蚀齿轮材料的能量密度至少为67 mJ/cm2,材料去除区域发生在烧蚀深度40 nm以内.实验结果表明,齿面温度超过齿轮材料的气化温度后,齿面能够保持良好的烧蚀形貌,粗糙度的变化值小于0.021 μm,验证了理论仿真的有效性.研究结果可为提高飞秒激光精微加工螺旋锥齿轮的齿面质量提供参考.

    光谱学
    冲击噪声对多普勒差分干涉仪相位反演精度影响分析及校正方法
    于婷婷, 冯玉涛, 傅頔, 王轩, 孙晨, 白清兰
    2020, 49(12):  1230001-1230001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1230001
    摘要 ( 47 )   HTML ( 1)   PDF (2132KB) ( 12 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    多普勒差分干涉仪通过测量干涉条纹的相位变化反演大气风速,由于CCD探测器会受到宇宙射线干扰和CCD自身存在的热像元,干涉图上会形成位置和强度随机的冲击噪声,严重影响风速反演精度.本文探讨了冲击噪声各参数对多普勒差分干涉仪相位反演精度的理论影响,并对冲击噪声进行修正,针对干涉图冲击噪声的特点,基于多普勒差分干涉仪相位反演模型,建立了相位误差与冲击噪声特征参数之间的理论模型,分析指出冲击噪声的强度、位置、峰宽对相位反演精度影响规律,并利用实验数据进行验证.结果表明,相位反演误差随冲击噪声的位置呈周期性变化,与冲击噪声强度和峰宽呈正相关.提出一种最近邻比较与加窗中值滤波结合的干涉数据冲击噪声校正算法,能够有效修正冲击噪声点,且不会对原始干涉数据产生影响,校正后冲击噪声引起的相位误差减小90%以上,有助于提高后续干涉数据处理的精度.

    用于TDLAS气体检测系统的高精度温控设计
    刘旭, 孙鹏帅, 杨曦, 庞涛, 夏滑, 吴边, 张志荣, 舒志峰, 徐启铭
    2020, 49(12):  1230002-1230002.  doi:10.3788/gzxb20204912.1230002
    摘要 ( 79 )   HTML ( 4)   PDF (2802KB) ( 41 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对气体腔体的结构和光学部件性质,设计了恒温稳定控制箱体的电路精确控制方法,实现了箱体内部多温度状态的高精度稳定控制.该温度控制系统可用于研究气体温度变化与气体吸收谱线参数变化的规律,提高气体浓度检测精度.设计了高精度恒流源、两路温度采样模块及调理电路、A/D模数转换电路和半导体致冷器控制模块等在内的硬件电路系统,开发相应的系统软件,保证光腔通光部分温度的均匀性.同时根据实际控温箱体参数,以比例积分微分控制算法为核心,精密控制光腔内部的温度变化,实现了温控箱内部温度变化控制波动最优为±0.009 ℃且标准差低于0.006 ℃,并采用浓度为2.00%的CO2标准气体分别进行了16 ℃、20 ℃、24 ℃、28 ℃、32 ℃、36 ℃、40 ℃七个温度状态下的温度控制实验,测量结果验证了温控系统的稳定性.

    光谱信号区域基线拟合算法
    姚城斌, 贾云伟, 吴江波, 王坤, 郝晨翔
    2020, 49(12):  1230003-1230003.  doi:10.3788/gzxb20204912.1230003
    摘要 ( 58 )   HTML ( 2)   PDF (4341KB) ( 15 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为消除基线畸变对光谱信号后续处理产生的不利影响,提出了一种光谱信号区域基线拟合算法.首先,利用渐变惯性力和吸引力的思想,针对具有曲率突变的基线提出了GradSuck拟合算法,该算法弥补了多项式拟合算法在信号区域周围基线曲率发生突变时拟合基线不准确的不足;然后将这种算法与分段二次多项式拟合算法进行结合,提出了更具有普适性的信号区域基线拟合算法,同时将该算法与不同的基线拟合算法做了对比.实验结果表明,信号区域基线拟合算法在不同的基线类型和不同的信噪比下均具有较高的准确性和稳定性,其总体拟合精度的相对误差仅为分段二次多项式拟合的47.0%,为AirPLS拟合的35.6%,为Wavelet拟合的20%,且由于只对光谱信号区域进行基线拟合,因此具有较好的实时性.

    仪器, 测量, 度量学
    基于远场焦斑测量数学模型改进的CNN去噪方法研究
    王拯洲, 王力, 谭萌, 段亚轩, 王伟, 田新锋, 魏际同
    2020, 49(12):  1212001-1212001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1212001
    摘要 ( 82 )   HTML ( 2)   PDF (4376KB) ( 37 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对基于纹影的高动态范围远场焦斑测量数学模型没有考虑噪声对测量结果影响的缺点,本文对基于纹影的远场焦斑测量方法从三个方面进行优化.首先,改进基于纹影的远场焦斑测量数学模型,将噪声作为影响实验结果的重要因素引入数学模型中,使该数学模型和真实的实验环境相匹配,提高了该数学模型的实用性和理论支撑作用;其次,将基于卷积神经网络的去噪算法(DnCNN)引入主瓣和旁瓣CCD图像去噪处理中,并改进该去噪算法存在的不足,使得能够有效去除主瓣和旁瓣12位图像、不同级别(0~75 dB)的噪声;最后,完整仿真了远场焦斑测量实验的全过程,包括分光、衰减、加噪声、纹影小球遮挡、去噪、衰减倍率放大、焦斑重构等,获得了有效的焦斑重构实验结果,其中重构焦斑图像和理论焦斑图像的相关系数为0.998 9,重构焦斑动态范围与理论焦斑动态范围之间误差为3.22%.仿真实验结果表明,通过该数学模型和DnCNN去噪算法的改进措施,验证了改进的数学模型必要性和DnCNN去噪算法在提高重构焦斑二维分布和动态范围精度方面的优越性能,提高了基于纹影的高动态范围远场焦斑测量的可信度,满足了高动态范围远场焦斑测量对于精度和效率的要求.

    天基光学成像系统探测效能评价方法
    鲁啸天, 李峰, 肖变, 杨雪, 辛蕾, 鹿明, 刘志佳
    2020, 49(12):  1212002-1212002.  doi:10.3788/gzxb20204912.1212002
    摘要 ( 86 )   HTML ( 4)   PDF (1087KB) ( 37 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    提出了一种基于约翰逊准则和最小可分辨对比度的天基光学成像探测效能评价方法,综合考虑了目标和背景对比度、大气传输、探测器和人眼等诸多因素,引入噪声等效对比度来衡量探测器噪声水平,以对比度受限和分辨率受限联合概率衡量探测效能,定量直观地评价天基光学成像系统的探测能力.采用航空影像和GF-2卫星影像开展验证实验,航空影像中汽车的识别概率为46%,飞机的确认概率为73%,NIIRS等级为4.23;GF-2卫星影像中卡车的识别概率为67%,小型船的发现概率为63%,NIIRS等级为4.53.本文方法计算的探测概率和人眼主观判断基本一致,与NIIRS基本符合,证明了方法的有效性,为遥感光学探测系统设计和效能评价奠定基础.

    成像系统
    空间调制型全偏振成像系统解调算法优化
    王孙晨, 张磊, 薛模根, 吴云智, 贾镕, 薛莹
    2020, 49(12):  1211001-1211001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1211001
    摘要 ( 68 )   HTML ( 3)   PDF (1949KB) ( 19 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对空间调制型全偏振成像系统中二维傅里叶变换解调算法的优化问题,提出贝塞尔修正的方向选择性二维汉宁切趾优化解调算法,对比分析了不同切趾函数主瓣宽度与旁瓣衰减的特性.相比于传统汉宁窗,该算法旁瓣抑制能力提高了12.89 dB,主瓣宽度为0.065π,同时在频谱滤波过程中对相对位置在对角线方向上频谱信息有良好抑制作用.搭建了基于琼斯矩阵的全偏振成像探测系统,并通过实验进行验证.实验结果表明:经过优化的解调算法全偏振分量的解调精度平均提高了9.48%,验证了优化解调算法的准确性和有效性.

    基于双向反射分布函数的非视域成像系统模型的仿真研究
    徐伟豪, 苏秀琴, 汪书潮, 朱文华, 陈松懋, 王定杰, 邬京耀
    2020, 49(12):  1211002-1211002.  doi:10.3788/gzxb20204912.1211002
    摘要 ( 101 )   HTML ( 6)   PDF (3753KB) ( 59 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了研究现有非视域算法在不同反射特性下的性能,对非视域成像过程进行研究,选取基于物理渲染的双向分布函数,建立拟合真实环境的仿真系统.对目前非视域成像领域的频率波数域算法与光锥变换算法,进行仿真重建实验.研究了以上两种算法在不同粗糙度、入射角度、噪声等条件下重建的性能.仿真结果表明:反射特性的变化对光锥变换算法影响较大;噪声对频率波数域算法影响较大.基于实验结果的分析,改进频率波数域算法,仅利用测量数据的相位信息进行非视域重建.改进算法较好地重建了不同反射特性的目标物体,为进一步探究算法提供帮助.

    叠层成像波长不稳定性校正方法研究
    窦健泰, 胡友友, 杨忠明
    2020, 49(12):  1211003-1211003.  doi:10.3788/gzxb20204912.1211003
    摘要 ( 65 )   HTML ( 0)   PDF (2706KB) ( 53 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    在叠层成像中若已知波长与实际波长不符或在工作时波长发生偏移,则会使重建图像变模糊并降低图像的分辨率.针对该问题,本文提出了一种分段校正波长不稳定性的方法.该方法将基于Tamura系数的自聚焦方法与叠层成像方法结合,并在不同阶段通过调整轴向距离来校正波长不稳定性.基于菲涅耳衍射理论建立了波长不稳定性对重建结果的影响模型,并指出可通过调整轴向距离来实现对波长不稳定性的校正,并将新的轴向距离代入下一个阶段的迭代计算,直至相邻两次计算的轴向距离之差满足终止条件时,保持最后一轮的轴向距离继续代入到迭代计算,即可校正波长不稳定性,且校正精度在纳米级.仿真以及实验均证明了分段校正波长不稳定性方法的可行性.

    散射
    基于有限邻域辐射传输的三维云层多次散射近似模型
    张寅, 马俊, 闫钧华, 颜灏, 智喜洋, 巩晋南
    2020, 49(12):  1229001-1229001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1229001
    摘要 ( 59 )   HTML ( 2)   PDF (1985KB) ( 19 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对高分辨率探测应用中三维云层辐射传输计算成本较高的问题,提出了一种基于有限邻域的多次散射近似模型.根据不同空间位置邻近云体间的辐射耦合规律,将有限邻域分解为水平邻域和垂直邻域.通过水平辐射通量密度变化方程,计算水平方向辐射交换,表征水平邻域产生的辐射效应.针对辐射通量沿垂直方向误差,利用辐射通量密度补偿函数加以修正,更准确地表征垂直邻域产生的辐射效应.选择三维积云场为实验场景,以独立像元近似模型和结合了严格单次散射的爱丁顿多次散射模型作为比较对象.实验结果表明:当太阳天顶角小于60°时,本文模型对上行和下行辐射源函数的精度提升优于8%和10%,最高可达47.39%和33.93%;在不同光照和观测条件下,辐射亮度计算精度优于40%;在计算效率方面,本文模型优势显著,有助于研究大规模场景下的辐射传输快速求解.

    基于人工蜂群算法的多峰颗粒粒度分布反演
    单良, 李浩然, 洪波, 王道档, 查婷婷, 孔明
    2020, 49(12):  1229002-1229002.  doi:10.3788/gzxb20204912.1229002
    摘要 ( 64 )   HTML ( 5)   PDF (2319KB) ( 37 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    使用人工蜂群算法实现对基于Mie散射理论的小角前向散射法的颗粒系粒径多峰分布的反演,并进行仿真和实验.对服从正态分布、Rosin-Rammler分布、Johnson’s SB分布函数的均匀球形颗粒系进行仿真.分别模拟了单峰、双峰和三峰分布的颗粒群,人工蜂群算法均能较好地实现颗粒粒径的反演.在单峰分布时,颗粒重量频率分布曲线的相对均方根误差低至3.53×10-8.与独立模式Philip-Twomey-NNLS算法和Chahine算法相比,人工蜂群算法的仿真反演精度更高,其双峰宽分布的颗粒重量频率分布曲线的相对均方根误差分别由3.38%和2.70%降至1.53%,且随着峰数增多、分布曲线宽度变窄和噪声增加,Philip-Twomey-NNLS算法和Chahine算法的误差分别增加至44.99%和24.36%,而人工蜂群算法的误差为18.22%.搭建小角前向散射法颗粒测量系统,分别采集国家标准颗粒35 μm单一颗粒群和30 μm、51 μm混合颗粒群的散射图像进行实验研究,均得到较高精度的反演结果,与Philip-Twomey-NNLS算法相比,其特征粒径的相对误差可降低50%左右,特征参数的相对误差在5%以内.

    空间目标热控涂层材料偏振反射特性研究
    王凯, 刘宏, 张修兴
    2020, 49(12):  1229003-1229003.  doi:10.3788/gzxb20204912.1229003
    摘要 ( 70 )   HTML ( 4)   PDF (2915KB) ( 24 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    针对空间目标偏振探测识别的需求,基于三分量偏振二向反射分布函数模型对空间目标热控涂层材料的偏振特性进行了仿真,给出了被动照射条件下的反射光Stokes矢量和线偏振度,以及主动偏振探测条件下偏振二向反射分布函数矩阵元素的空间分布.搭建实验平台对两种典型空间目标热控涂层材料SR107和S781样品的偏振特性进行了测量,测量结果显示偏振二向反射分布函数模型具有较高的仿真精度,最后根据仿真和实测结果对空间目标热控涂层偏振特性规律进行了分析.本文研究对空间目标偏振探测应用具有重要的指导意义.

    薄膜
    聚碳酸酯高强度超低反射率薄膜的研制
    刘冬梅, 魏博洋, 付秀华, 张静, 董所涛, 李爽
    2020, 49(12):  1231001-1231001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1231001
    摘要 ( 60 )   HTML ( 4)   PDF (1907KB) ( 18 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    为了降低杂散光导致光学系统成像质量下降的问题,以聚碳酸酯为基板,采用电子束离子辅助的方法制备了可见光波段超低减反射膜.采用真空退火法降低了由于镀膜过程中基板温度升高导致的热拉应力,并使用MATLAB软件拟合分析了材料的应力,通过研究离子源沉积工艺,解决了膜裂的问题.通过MATLAB模拟调节比例-积分-微分控制器控制参数,稳定了成膜速率,解决了厚度误差导致光谱漂移的问题.测试结果表明:该膜层在430~700 nm,绝对反射率小于0.15%.

    图像处理
    基于多散斑图组合-调制的鬼成像优化方法
    王肖霞, 陶勇, 杨风暴, 习江涛
    2020, 49(12):  1210001-1210001.  doi:10.3788/gzxb20204912.1210001
    摘要 ( 98 )   HTML ( 5)   PDF (2393KB) ( 78 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    利用多个散斑图组合的方式提出了一种新的鬼成像优化方法.利用桶探测器值的大小对照射到目标物体上的多个散斑图进行排序,使相邻散斑图间差异性减小;通过对相邻散斑图间的叠加以及对应桶探测器值的调制,有效降低待关联数据间冗余和数量,并利用不同的关联运算规则实现对目标物体的重构.数值仿真结果表明,对于目标图像,在总采样次数4 000次、4个相邻散斑图组合方式下,所提方法与未组合-调制下传统鬼成像、差分鬼成像和正负调制鬼成像相比,其峰值信噪比/对比度分别提升了21.7%/27.3%、8.3%/17.8%和14.7%/25.7%;通过对20幅目标图像的数值模拟与结果分析,发现峰值信噪比/对比度提升率在15%和30%以上的占比分别为90%/85%和50%/55%,说明该方法具有较好的普适性和推广价值.