相干探测、高精度激光测距、高分辨率光谱学、激光雷达等领域均需要频率稳定的单纵模激光。文中对种子注入TEA CO2激光器进行了理论和实验研究。设计了通过频率稳定的种子光注入, 获得单纵模TEA CO2激光输出。进行了初步的实验研究, 获得单纵模激光输出, 单脉冲能量100 mJ, 输出光波长10.59 μm(10P20), 与注入种子光波长相同, 并对实验结果进行了分析。本方法获得的输出激光波长、远场发散角、频率稳定度及M2因子等均与种子光相同, 即如果采用光束质量极好的种子光源, 可以获得频率稳定度高且光束质量极好的大功率激光输出, 对科研和**应用借鉴意义重大。

快速反射镜是复合轴精密跟瞄系统的核心之一。为研究解耦快速反射镜旋转引起的光束偏转, 将快速反射镜的转动分解为纵轴和横轴的运动, 并建立空间直角坐标系。分别进行快速反射镜纵轴、横轴转动, 通过理论分析, 确立光束偏转与快速反射镜转动在空间直角坐标系内基本关系。针对典型情况, 分析出上述关系的简化模型, 便于工程简化运算, 并通过仿真进行了验证。

反射光损伤影响了大功率半导体激光器在工业加工中的进一步应用, 为了解决大功率半导体激光器工业应用中遇到的问题, 对大功率半导体激光器防反射光损伤技术的研究具有重要意义。利用半导体激光线偏振光的特性, 采用偏振分光镜和λ/4波片的组合装置, 实现大功率半导体激光器的主动防反射光损伤; 结合利用光电监测单元对反射光强度进行监测, 反射光强度高于损伤阈值时, 关闭激光输出, 实现被动防反射光损伤, 研制出了既具有主动防反射光损伤功能又具有被动防反射光损伤功能的防反射光损伤装置, 可应用于工业加工用的大功率半导体激光器中。

针对传统点目标检测方法无法精确检测出复杂背景下点目标的问题, 根据点目标的红外辐射特性和时域运动特性, 提出一种新颖的复杂背景下点目标检测方法。通过分析点目标的红外辐射特性和在序列图像中的能量变化特性, 找到目标点与干扰点之间的差异。通过搜索领域内极大值点、去除噪点、去除目标灰度幅值变化缓慢的点和不服从二维高斯分布的点, 检测出候选目标点; 根据目标位置信息构造时空管道, 沿时空管道预测下一帧目标可能出现的位置, 根据同一目标在序列图像中能量变化特性和面积变化特性进行目标真伪性判断。实验结果表明, 与传统的点目标检测方法相比, 文中方法在点目标的检测精度和检测效率方面都有很大提高。

随着红外技术的发展, 红外传感器在各领域内广泛应用, 常用于监控、安检、目标跟踪等。在一些特殊场合, 如无人机获取目标信息, 都需要记录整个过程, 以备后续进行分析处理, 与其他样本进行综合比较, 从而获取更多信息。针对上述需求, 进行了基于FPGA+DSP架构的红外图像存储与回放系统的设计, 同时对存储芯片进行坏块管理, 保证存储的可靠性, 图像数据通过千兆以太网发送到上位机, 完成数据卸载与回放。

为了控制电视和红外摄像机的工作模式和探测图像的采集处理, 在光电探测系统开发中采用LabVIEW 2009设计了摄像机控制软件。根据摄像机串行通信控制的特点设计摄像机设置子程序, 通过发送不同的命令码实现摄像机工作模式的设置。采用图像采集处理子程序对探测的图像进行采集和处理, 使视频图像经采集、消旋和显示处理后实时输出显示。应用结果表明, 程序对摄像机的工作控制灵活, 输出视频图像的效果满足要求。

从D-S证据理论的基本概念和识别框架出发, 提出一种新的符合探测器特征条件的基本概率赋值函数的构造算法, 将探测器的探测信号对不同目标身份的模糊隶属度通过处理得到的识别判定精度作为探测器的基本概率赋值函数值, 进行D-S证据融合。还给出了一个三种探测器目标识别的实例, 结果表明, 该方法得到的融合结果提高了目标识别的可信度,减小识别的不确定性。

针对传统的接触式测量方法存在需要和零件接触以及测量时间和人为因素等局限性, 研发出基于机器视觉的大型零件尺寸测量系统, 从而满足产品的非接触、测量速度快、测量精度高、实时显示等测量要求。在基于机器视觉的大型零件尺寸测量系统中, 首先对于采集的图像进行预处理, 针对采集图像存在噪声等因素的影响, 利用小波去噪完成对图像的平滑去噪; 其次, 选取SIFT(尺度不变特征转换)算法进行图像配准, 选择基于加权平均的帽子函数加权平均融合算法无缝隙的完成图像融合, 从而完成图像的拼接。然后, 基于Canny检测算子提出了一种改进的单像素边缘检测方法用于提取零件图像边缘轮廓。最后, 对提取的图像边缘轮廓进行几何量的实验测量并分析实验数据。基于机器视觉的大型零件尺寸测量系统不仅操作简单, 价格低廉, 而且测量上能够在误差的允许范围内快速测量出零件的尺寸。

位置解算检测设备系统光机结构较为复杂, 设备安装后需要校准可见光光轴和激光光轴。设计了一种基于视轴平行原理的位置解算检测设备探测光轴内场标定方法, 详细介绍了系统组成和标定原理。结果表明, 该标定方法精度较高、系统布设简便、可操作性强, 可快速、精确地实现位置解算检测设备置探测光轴内场标定的目的。

IGBT驱动保护电路作为变频器主回路和控制回路之间的接口电路, 设计好驱动保护电路对于变频器正常工作起着举足轻重的作用。传统的变频器驱动电路仅仅依靠软件设置的死区保护时间来避免出现同一相上下桥直通的现象, 这种电路一旦软件出现跑飞的情况, 则容易造成IGBT上下桥直通, 炸毁逆变桥。介绍了一种全新的带硬件互锁功能的变频器驱动电路, 这种新的驱动电路中变频器逆变桥驱动光耦的前端采用差分的PWM信号驱动, 同一相桥臂上桥与下桥的驱动电路中的两只光耦的前端由同一组逻辑相反的差分的PWM信号驱动, 从硬件上实现了逆变桥驱动电路的互锁功能, 避免出现上下两个桥直通的现象, 极大的提高了驱动电路的可靠性。

分析了常规耗能型电压均衡电路的问题。将DC/DC变换器移植到超级电容器电压均衡中。提出间隙与迟滞结合的控制策略, 得到较大范围的动态均压。利用反激式变换器实现低端超级电容器C2对高端超级电容器C1的电压均衡、变形的CUK变换器实现高端超级电容器C1对低端超级电容器C2的电压均衡。实验结果验证了文中提出的“无损耗”电压均衡电路的有效性。

分析建立了导弹红外特性、大气传输特性、探测距离计算等数学模型, 并基于试验数据验证完善模型, 模拟战场对抗中的红外目标探测过程。通过仿真模拟可为作战人员提供战法训练, 也可进行相关的战术研究和验证, 以达到提高平台综合作战能力的目的。

根据热传导理论建立了板条和块状晶体的热传导方程, 通过对热传导方程的求解以及数值模拟, 对比分析了高泵浦功率下Tm:YLF板条和块状晶体的温度分布, 热应力和热透镜效应。计算结果表明, 板条晶体更适合高功率激光输出, 可为提升激光器功率提供必要的理论指导。

红外制导在现代战争中占据独特的技术地位, 作为其关键技术之一, 红外小目标检测一直是理论研究的热点, 但是由于多种因素的影响, 红外小目标容易淹没在背景中, 日趋复杂的背景以及隐身技术的应用, 给红外小目标的检测带来极大的困难。结合尺度空间理论, 分析红外小目标图像的能领域特征, 采用多步长能量差异进行目标中心点及尺寸的确定, 最后根据噪声和目标点的特征, 对检测结果中的孤立噪声点进行剔除, 最终检测出小目标。实验结果表明, 该算法计算简单方便, 运行时间短, 能够有效地检测出目标。

介绍了在室温条件下双端抽运高功率Tm:YAP板条激光器。采用双凹腔结构通过优化泵浦光斑尺寸, 在腔内插入双F-P标准具控制激光波长, 当抽运功率为164.4 W时, 获得了54.7 W的连续输出功率, 其斜率效率为44.2%, 输出波长为1 938.8 nm, 随着功率的增加输出波长只有0.3 nm的漂移, 且实现了0.18 nm窄线宽的激光输出, 同时测量了10 W、25 W和35 W时的光束质量, 分别为3.5、4.1和4.2。