1 北方夜视技术股份有限公司, 云南 昆明 650217
2 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710065
采用试验对比分析的方法, 从 MCP斜切角对像增强器的 MCP噪声因子、分辨力、MCP增益三方面的影响展开研究。试验结果表明, MCP斜切角在 5.～12.范围内时, MCP噪声因子与 MCP斜切角呈抛物线关系, 当 MCP斜切角为 9.时, MCP噪声因子最小; 分辨力与斜切角呈负相关关系, 当 MCP斜切角为 5.时, 分辨力最大; MCP增益随斜切角的增加呈抛物线变化, 当 MCP斜切角为 9°时, MCP增益最大。这主要是因为改变 MCP斜切角后, 光电子进入 MCP通道前端二次电子发射层的角度深度不同, 激发出的二次电子数及电子在 MCP输出端形成的散射斑半径存在差异。若要选择最佳 MCP斜切角, 必须综合考虑不同场景下对像增强器主要性能指标的要求。
像增强器 微通道板 MCP斜切角 分辨力 MCP噪声因子 MCP增益 image intensifier MCP MCP tilt angle resolution MCP noise factor MCP electronic gain
1 长春理工大学 空间光电技术研究所，吉林 长春 130022
2 厦门理工学院 光电与通信工程学院，福建 厦门 361024
在塔式太阳能热发电中，定日镜面形误差对镜场光学效率具有重要影响，因此需要对定日镜面形误差进行检测。定日镜一般由多个子镜拼接而成，子镜的倾斜角度误差是定日镜面形误差的重要组成部分。本文提出一种基于摄影测量的定日镜子镜倾斜角度误差的检测方法，即在已知定日镜子镜外形尺寸的条件下，利用摄影成像原理计算出定日镜子镜4个角点的空间位置坐标，进而求出子镜的法线方向，再利用所求得的法线计算出子镜的倾斜角度，最终实现对定日镜子镜倾斜角度误差的检测。本文详细阐述了该方法的测量原理，推导了计算公式，并利用平面镜与相机进行了相关验证实验。通过在不同距离下对不同倾斜角度的平面镜进行测量实验，得出测量镜面倾斜角度与实际倾斜角度的偏差约为0.1°~0.3°，实验结果表明：该方法能够较准确地检测定日镜子镜的倾斜角度误差，验证了该方法的正确性和可行性。
定日镜 子镜 摄影测量 法线方向 倾斜角度 面形检测 heliostat sub-mirror photogrammetry normal direction tilt angle surface shape detection
采用蒙特卡洛方法建立了水下高斯光束传输仿真模型, 基于该模型重点研究了接收机倾角和接收机位置对接收光功率的影响规律。仿真结果表明: 在水下信道中, 当接收机探测器阵面与激光出射角垂直时, 接收光功率最大, 随着接收机探测器阵面倾斜角度的增加, 接收光功率逐渐减小; 当接收机沿着Y轴方向正向移动时, 且接收机在激光束的直径范围内时, 接收光功率不变; 当接收机在激光束的直径范围外时, 接收光功率随着接收机偏离原点距离的增加而减小。仿真结果可为水下激光通信工程实践提供参考依据。
3D扫描仪以精度高、速度快、自动处理、稳定性好等优势在场景三维重建、智能制造、自动驾驶、虚拟现实等领域得到了广泛的应用。目前3D扫描仪设备多是安装在三脚架上，容易因为地面不平使得扫描仪的转轴和重力方向产生夹角，最终导致拍摄出的全景图和点云倾斜，成为影响三维重建精度的关键难题。针对该问题，提出一种借助惯性测量单元标定3D扫描仪倾角的方法。该方法利用惯性测量单元输出的加速度信息，通过一个面阵相机建立惯性测量单元和3D扫描仪的联系，将惯性测量单元的加速度信息转到扫描仪的转轴上。利用该信息计算出扫描仪转轴与重力方向的夹角，并将该倾角补偿到生成的全景图和点云中，校正倾斜模型。通过实验对校正前后计算的角度进行对比，实验结果证明倾角测量误差可以控制在0.5°以内。并且经过标定后，精度至少提升20%，验证了整个标定方法的可靠性和准确性。
三维重建 3D扫描仪 惯性测量单元 倾角 标定 3D reconstruction 3D scanner inertial measurement unit tilt angle calibration
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
为了提高大口径平面镜面形检测的精度和效率, 提出了一种新的五棱镜扫描法。该方法采用径向扫描的方式, 使用一个扫描的五棱镜和一台自准直仪来测量表面倾斜角的差值, 然后将被测平面镜的面形表示为Zernike多项式的线性组合, 再利用表面倾斜角的差值建立方程组, 最后采用最小二乘法计算得到被测平面镜的面形。在检测过程中, 该方法还可以对五棱镜在扫描过程中的倾斜变化量进行自动监视和调整, 减小了检测误差。误差分析表明, 该方法的面形检测精度为76 nm rms(均方根误差)。采用该方法对一块15 m口径的平面镜进行了面形检测, 并与Ritchey-Common法的检测结果进行了对比, 两种方法面形结果的差异为71 nm rms, 小于五棱镜扫描法的面形检测精度。证明了利用该五棱镜扫描法检测大口径平面镜面形的正确性。
五棱镜扫描法 大口径平面镜 面形 表面倾斜角 scanning pentaprism method large flat mirror surface shape tilt angle of surface
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
为了解决单台经纬仪室内姿态测试问题,在平行光管焦平面位置处放置刻有不同倾斜角线条的目标板,用以模拟无穷远目标的姿态。建立了目标板各象限线条中轴线上的点坐标与全站仪测试角度之间关系的数学模型,设计了测试用目标板,用全站仪对目标板各线条中轴线上的点进行了采样测试,通过数学模型解算出了线条中轴线的倾斜角。实验结果表明,1 #与2#线条中轴线夹角模拟误差为0.160°,1#与3#线条中轴线夹角模拟误差为0.046°,可以满足单站图像中轴线斜率提取误差最大值为0.6°的要求。
测量 平行光管 姿态 倾斜角 模拟误差
1 重庆理工大学重庆市光纤传感与光电检测重点实验室, 重庆 400054
2 重庆理工大学电气与电子工程学院, 重庆 400054
3 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
针对光纤光栅pH值传感器的响应灵敏度低、交叉敏感等问题, 提出了一种包覆pH值敏感型智能水凝胶的极大倾斜角度光纤光栅(Ex-TFG)pH值传感器。理论上研究了Ex-TFG pH值传感器的响应原理, 分析了影响传感器灵敏度的因素, 提出了提高测量灵敏度的方法。结合pH值敏感型智能水凝胶独特的响应特性设计和制作了传感器, 并进行了相应的实验研究。实验结果表明, 相对基于光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅的pH传感器, 基于Ex-TFG的pH值传感器可有效提高对pH值的响应灵敏度(最大可达-0.718 nm/pH), 并且可以扩大pH值的检测范围。通过增加水凝胶的包覆厚度, 可增加pH值传感器的测量灵敏度。
光纤光学 传感器 pH值 极大倾斜角度 光纤光栅 智能水凝胶 灵敏度
天文定位中常用四参数模型进行坐标转换，在建立四参数模型时未考虑坐标尺度系数和坐标轴之间的夹角变化，因此四参数模型是天文定位中坐标转换的参数简化模型。为了验证四参数简化模型的适用性，在四参数简化模型的基础上建立了六参数模型。从模型建立角度上推导了四参数和六参数模型在定位精度和倾角补偿上的差异性，并对两种模型进行了比较。实验数据的分析结果表明两种模型在天文定位的精度上基本一致，也证明了四参数简化模型的适用性。
参数模型 定位精度 倾角补偿 parameter model positioning precision tilt angle compensation
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光电跟踪与测量技术研究室， 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学， 北京 100049
车载经纬仪平台的变形和自身不平会导致经纬仪的测角误差变大，为了保证车载经纬仪的测量精度，需要对其测量误差进行修正。采用角度测量仪器可以测量平台与水平面的倾角，在此基础上提出了平面方程旋转变化的方法将测量平台与水平面的倾角转化为相对于测量坐标系的垂直轴倾斜角和倾斜方位角，并分析了该计算方法对测量中对准误差的影响。分析了综合测角误差与对准误差以及平台倾角的关系，并进行了仿真分析和实验验证。通过分析可知：在载车调平精度300″以内，车载经纬仪综合测角误差小于16″，可实现高精度测量。
光学测量 车载经纬仪 误差修正 垂直轴倾角测量 倾斜方向角测量 光学学报
2015, 35(s1): s112002
