为了研究基于光束离散的激光相变硬化蠕墨铸铁RuT300材料的应力分布状态,构建了离散激光相变硬化RuT300弹塑性本构模型,分析温度对热应力和残余应力的影响。结果表明:材料表面较大的热压应力分布与二维离散点阵光斑相对应,激光快速加热引起的材料各部分温度差异使得模型X轴路径上的热应力呈波浪形分布,离散光斑加载区域的X、Y方向热应力峰值为-635 MPa,约为Z方向的1.8倍,随着深度的增加,模型截面热应力逐渐降低;材料表面激光加载区域的残余应力大于非加载区域,X、Y方向的残余拉应力为主要残余应力,应力值在200 MPa 左右,X轴路径上X方向的残余应力最大;随着激光功率的增加,残余应力峰值增大,材料受较大残余应力影响的区域扩大,延长激光加热时间时,加载区域残余应力峰值的变化幅度在2.4 MPa内。
激光技术 光束离散 相变硬化 应力场 蠕墨铸铁 数值模拟 激光与光电子学进展
2019, 56(23): 231403
为了提高材料表面的耐磨性,实现材料的强韧结合,采用激光热流密度均匀分布的二维离散式5×5点阵光斑,对蠕墨铸铁材料的激光相变硬化过程进行数值模拟,通过改变激光功率和激光加载时间,分析了硬化过程中温度场和硬化层的变化。结果表明:基于光束离散的激光相变硬化温度场分布形态与点阵光斑的空间分布相对应,在激光加载结束时,每个小光斑中心点的温度同时达到峰值,整个光斑中心点的温度因各光斑温度场的叠加而达到最高,且沿着各光斑中心点的温度分布呈波浪形;在截面上随着深度增加,温度逐渐降低,材料的整体温度随着激光功率的增大和激光加载时间的延长而升高;各激光离散光斑的硬化层均呈月牙形,随着激光功率增大,截面硬化层的分布基本不变,处于离散分布状态;随着激光加载时间延长,硬化层从离散形向整体月牙形转变,且数值模拟所得硬化层的最大深度随着2种激光参数的增大而增大;在激光光束离散相变硬化处理过程中,增大激光功率既可以满足材料表面激光辐照的高硬度强化区域与激光未辐照的低硬度非强化区域的强韧结合,又能够增加硬化层深度,而延长激光加载时间虽然可以获得更大的硬化层深度,但热传导传递能量具有累积作用,导致材料表面激光辐照区和非辐照区整体被强化,不能实现材料表面的强韧结合。
激光器 光束离散 激光相变硬化 点阵光斑 蠕墨铸铁 温度场 数值模拟 激光与光电子学进展
2019, 56(19): 191404
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春希达电子技术有限公司, 吉林 长春 130103
LED显示屏在采集校正过程中由于相机自身的渐晕特性, 无法准确得到每个发光像素亮度信息, 导致显示屏经过校正后显示效果不好。为了解决这个问题, 本文针对LED发光像素自身的亮度离散特性, 提出了一种基于统计学原理的相机渐晕补偿算法。该方法首先通过高斯滤波消除高频混叠噪声, 然后通过数据迭代的方式消除LED发光像素的亮度离散性, 从而得到了光滑的相机渐晕曲面, 最后通过对渐晕曲面取倒数的方法求出相机的渐晕补偿曲面并进行了实验验证。实验结果表明, 该方法对相机渐晕进行补偿能够极大程度提高相机采集LED发光像素亮度信息的准确度, 使校正后显示屏的任意发光像素的亮度差异由9%降低至0.86%。大大提高了LED显示屏校正后的显示均匀性。
LED显示屏 渐晕补偿 离散化修正 高斯滤波 LED display screen vignetting compensation discretization correction Gauss filter
1 中国华阴兵器试验中心, 陕西 华阴 714200
2 现代控制技术研究所, 陕西 西安 710054
为了解决靶场姿态测量系统中远距离单站测量易出现不稳定解或解不收敛的难题,从而为靶场常规中远距离光学单站姿态处理提供可行方案,在某参与计算特征点物距可获取的前提下,提出了一种物距辅助的单站姿态信息获取方法;首先提出物面连续离散化等效计算像长的方法,在此基础上,以像长为匹配元素建立单站透视姿态测量模型,然后以炮管为例对算法进行试验验证,最后对关键影响因素进行误差分析。结果表明:偏航角、俯仰角相对真值的均方根误差分别为0.97°、0.90°;所提方法可拓展至飞机类非轴对称回转体目标单站飞行姿态的处理。
测量 摄像测量 单站姿态 离散化等效 物距辅助
信息工程大学 信息系统工程学院，河南 郑州 450001
针对电子侦察卫星如何对多目标潜在区域进行普察的任务规划问题，通过分析电子侦察卫星的应用场景、任务需求及执行约束，将待观测区域网格化、观测时间离散化以及对观测频率频段化处理，建立解决该问题的时空频三维覆盖优化模型。通过改进编码结构、初始化以及对约束处理等方法，将遗传算法用于该模型的求解。仿真实验表明，改进的算法可以适应多卫星长编码多约束优化问题求解，模型可以优化任务规划结果。
卫星 任务规划 离散化 矩阵循环移位初始化 遗传算法 satellite mission scheduling discretization matrix circular shift initialization genetic algorithm 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 40
1 中国科学院云南天文台， 云南 昆明 650216
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室， 吉林 长春 130033
多层共轭自适应光学(MCAO)等技术可以有效改善湍流大气的干扰。为了MCAO的设计和性能优化，需要对址点的大气湍流轮廓线进行测量。基于面源目标像相对运动方差或协方差统计反演的湍流轮廓线测量方法得到的反演线性方程组需要通过离散化获得，离散化误差导致观测视场不能太大。较小的视场使方程数目受限，导致湍流轮廓线反演结果受运动方差或协方差测量误差的影响。以PML方法为研究实例，提出了分层积分系数矩阵方法，该方法可以显著改善离散化误差，大幅增加观测视场范围，降低协方差误差对测量结果的影响，提高湍流轮廓线的反演精度。数值模拟结果表明，基于分层积分系数矩阵的PML方法的视场可达到400″，测量误差也可大幅度降低。
大气光学 湍流轮廓线 离散化 反演 系数矩阵
1 北京理工大学信息与电子学院，北京 100081
2 分数域信号与系统北京市重点实验室，北京 100081
3 北京邮电大学感知技术与产业研究院，北京 100876
分数傅里叶变换是傅里叶变换的广义形式，提供了介于时域和频域之间的多分数域信号表征，为非平稳信号处理和线性时变系统分析开辟了新途径，应用十分广泛。本文首先总结近年来分数傅里叶变换的理论研究成果，包括分数傅里叶变换的数值计算、衍生的离散分数变换、分数域采样、分数域滤波与参数估计、多分数域分析。然后介绍分数傅里叶变换在工程和实践中的应用，包括雷达、通信、图像加密、光学干涉测量、医学、生物、机械仪器等。最后对分数傅里叶变换理论及其应用的未来研究方向进行展望。
分数傅里叶变换 数值计算 离散分数变换 采样 滤波 应用 fractional Fourier transform discretization algorithms discrete fractional transforms sampling filtering applications
中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所, 四川 绵阳 621900
对同轴法射线相衬成像进行数值模拟计算,可用于特定对象检测方法的可行性分析或检测参数优化.为此,分析了同轴法射线相衬成像系统数值模拟计算的原理及其实现方法,并针对圆形物体、长条形物体进行了相衬成像实验的数值模拟计算.对照计算结果进行分析可知:对物体平面进行离散化的尺寸很大程度上影响到数值模拟计算结果的准确程度,究其原因在于对物体平面进行离散化时决定了成像系统光学传递函数离散化的准确程度;为保证数值模拟结果的准确性,应使数值计算中光学传递函数取值点连续、不存在明显的失真;保证数值模拟结果准确所需的光学传递函数的离散化尺寸不是固定的,而是应与检测对象的大小相匹配.
同轴法射线相衬成像 数值模拟 光学传递函数 离散化尺寸 in line phase contrast imaging numerical simulation optical transform function discretization size 强激光与粒子束
2015, 27(6): 064002
