针对目前甲烷遥测装置因光学准直固定,在不同检测环境使用时不能进行动态调整的问题,在光路准直设计中引入了电控可变焦透镜,实现了光路自动准直。测试结果表明,针对不同的检测距离和辅助目标,通过改变电控可变焦透镜的驱动电流可实现快速变焦,在动态调节激光光束发散效果的同时可使遥测装置的接收光功率最大化,其接收光功率相比无变焦透镜接收光功率可提高1.7倍以上,同时可提高检测系统的信噪比。针对变焦透镜在遥测应用中出现的新问题,如重力效应引起的光束偏转效应,提出了形变模型,并进行了理论计算和仿真分析。使用甲烷气袋进行泄漏模拟测试,通过Allan方差分析得到:当积分时间为18 s时,极限标准差达到1.51×10 -6。对装置进行实地测量,测试距离为52.2 m,检测到楼道空气中存在4.95×10 -6浓度(体积分数)的甲烷气体。该研究展示了使用电控可变焦透镜实现光路自动准直和优化在气体泄漏遥测装置中的可行性与应用价值。

在激光准直技术的基础上, 以金字塔棱镜作为合作目标, 实现一种非接触式的三维小角度测量。提出了通过光斑质心位置同时求解俯仰角、偏摆角和扭转角的算法, 并在此基础上设计了测量系统, 完成了建模和仿真实验。实验结果表明, 该方法具有工作距离远、精度高、范围适中的特点, 具有良好的工程应用价值。

研究了光学系统实时精密自动对准中光束光瞳位置动态变化的测量问题。采用相位相关算法处理基准和实测图像得到光瞳平移量数据，其测量相对误差不超过0.4 pixel；针对实际运用中光瞳图像存在的灰度变化、噪声、旋转和缩放等诸影响因素，对算法进行了理论分析和全面的仿真测试。结果表明该算法能克服光强分布不均和强噪声的影响，得到高精度测量结果；对旋转和缩放进行校正后，测量精度在1 pixel左右。提出并测试了将多帧图像叠加后的图像之和作为基准图像的测量方法，使相位相关信噪比提高了88.6%，稳健性显著提高。

为提高激光通信、激光制导、激光雷达等光电系统的工作可靠性及自动化程度,提出了光学瞄准及自动跟踪系统的设计方案。系统采用四象限光电探测器为前端探测单元,结合自动控制技术和精密步进系统,实现目标激光光斑的自动瞄准和跟踪。介绍了系统的工作原理,并对其进行了硬件设计和控制程序设计。经调试、运行证明,该系统方案可行、简单且易于实现,二维位移的跟踪控制精度可达10μm以下。

将红外无线通信应用于标准的室内10Base-T以太网(Ethernet)中,在点对点红外无线通信的基础上实现了与以太网兼容的红外无线通信系统;通过红外无线适配卡将以太网的曼彻斯特编码转换成适于红外无线传输的4脉冲位置调制编码,同时将以太网帧格式在其物理层上进行处理,把以太网的传输媒质从有线的铜缆双绞线转换为红外光线;并根据红外器件的发光特性,应用光学准直透镜有效地拓展了传输距离.

描述了基于外差干涉仪原理的用于精密空间光学的准直方法,分析了该方法进行光学系统准直的系统误差;结果表明,只要较好地控制倾斜误差和照明光源的质量,系统误差就可以消除。实验结果说明,系统的测量误差接近探测元件的分辨率。