强激光与粒子束
2024, 36(4): 043004
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 惠州市华阳多媒体电子有限公司, 广东 惠州 516005
设计完成了一款具有特定结构的光阑, 光阑孔径深度设计为15mm, 光阑孔径张角设计为左右张角各为10°, 上方张角设计为6.5°, 下方张角设计为3°, 光阑安装在一级反射镜后, 光阑中心线与对应主光线重合, 同时采用双光电传感器与多温度传感器作为信号探测器接收信号幅值。通过特定孔径深度、张角等结构设计的光阑使得边界内、外幅值区分明显且幅值成正态分布, 结合传感器的使用将光照强度及像源面温度以数值显示, 便于检测标定。这检测设计光阑体积小、检测效果明显、成本低, 通过光阑与传感器的逻辑配合使用, 可以用于车载抬头显示器阳光倒灌的检测, 对车载抬头显示器行业起到一定借鉴作用。
应用光学 抬头显示器 阳光倒灌 光阑 传感器 applied optics head-up display sunlight backflow diaphragm sensor
中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
为满足航天电子系统对高速高精度16位A/D转换器的需求, 设计了一种流水线型16位80 MSPS A/D转换器, 内核采用“3+4+3+3+3+3+3”七级流水线, 前端缓冲器用于减小第一级MDAC采样网络回踢信号对A/D转换器线性度的影响。采用环栅器件、N+/P+双环版图等设计加固技术。A/D转换器采用018 μm CMOS工艺, 工作电源电压为33 V和18 V, 在时钟输入频率为80 MHz和模拟输入频率为361 MHz时, ADC的功耗≤11 W、信噪比SNR≥738 dB、无杂散动态范围SFDR≥88 dBFS。电离总剂量150 krad(Si)辐照后, ADC的信噪比SNR变化量≤03 dB、无杂散动态范围SFDR变化量≤1 dB; Bi离子辐照下ADC的电流增加≤4 mA。
模数转换器 流水线 缓冲器 信噪比 无杂散动态范围 总剂量 单粒子锁定 analog to digital converter pipelined buffer signal-to-noise ratio spurious free dynamic range total ionizing dose single-event latch up
1 河海大学地球科学与工程学院，江苏 南京 211100
2 自然资源部超大城市自然资源时空大数据分析应用重点实验室，上海 200063
3 自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室，广东 深圳 518034
三维点云边缘提取算法已被广泛用于海岸线的提取中。相较于海岸线，河岸线存在高程变化大、易被树木遮挡等问题，将海岸线提取算法直接应用于河岸线提取存在较多的局限性。本文提出了一种基于线扫描激光点云的复杂环境下河岸线精确提取的方法，实现了河流岸线高程不一致、河岸被树冠遮挡情况下河岸边缘点的精准提取。设计了一种自适应高程阈值动态调整方法，通过对高程进行实时统计，使得高程阈值能够自适应地变化并克服树木遮挡造成的岸线不连续的问题，以此获取更加真实的岸线信息。同时，将法向渐变作为约束条件，能在实现对提取的边缘点云滤波的同时构造出完整、平滑的河岸矢量线。最后，利用真实无人机载激光雷达数据验证了本文所提方法的有效性和精度。本文方法获取的岸线与真实岸线的均方根误差分别为0.2018 m和0.2675 m，本文方法获取的河岸线具有较高的完整性。本研究为复杂情况下的河岸边缘提取提供了一种高效精确的方法。
自适应光学 三维激光点云 断点分析法 动态阈值 法向渐变约束 河流岸线提取 中国激光
2023, 50(23): 2309001
西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610031
受电弓磨耗关系着地铁的正常运行。为了对地铁受电弓磨耗进行有效检测，提出一种地铁受电弓磨耗线激光在线检测方法。该方法利用两台线激光传感器采集受电弓廓形数据，通过阈值设定、特征点搜寻、廓形配准对比得到受电弓实际磨耗。针对特征点搜寻，提出一种基于点云窗口移动计算的特征点搜寻算法，通过定义点云窗口来遍历受电弓廓形，计算每次移动后窗口内数据点方差，构造窗口最小方差索引点与廓形第一等分点直线，依据点线最大距离找出受电弓廓形特征点。采用主成分分析（PCA）算法的粗配准结合迭代最近点（ICP）算法的精确配准策略，实现受电弓廓形配准，依据配准结果得到受电弓磨耗。实验结果表明，特征点搜寻算法可准确找出所需特征点，廓形配准策略能有效保留廓形数据磨耗情况，使检测系统达到±0.5 mm的磨耗检测精度要求，实现地铁受电弓磨耗在线测量。
测量 受电弓磨耗检测 线激光传感器 特征点 点云窗口 廓形配准 中国激光
2023, 50(23): 2304001
北京理工大学光电学院复杂环境智能感测技术工信部重点实验室，北京 100081
光束扫描系统在光学显微成像中扮演着重要的角色，针对现有光束扫描中继系统尺寸、像差较大以及装调精度要求高的问题，提出一种双二维微机电系统（MEMS）振镜光束扫描方法。该方法采用两片二维MEMS振镜进行光束远心扫描，其中，一片MEMS振镜替代传统中继系统中的scan lens和tube lens，避免像差的引入，缩减系统尺寸，最终完成了小型化、结构简单和无像差的光束扫描系统设计。基于该方法构建了小型化共焦扫描显微镜，并对台阶样品进行扫描成像，验证了该方法的可行性。该方法为光学显微成像提供了一种新型的光束扫描手段，可为光学显微成像技术在深空探测、现场检测和生物医学等领域的进一步应用提供一种新的技术途径。
双二维微机电系统振镜 光束扫描 无像差 小型化 扫描成像 共焦 光学学报
2023, 43(21): 2111001
1 西安工业大学建筑工程学院，西安 710021
2 西安市军民两用土木工程测试技术与毁损分析重点实验室，西安 710021
3 中国五冶集团有限公司，成都 610063
为研究青藏高原环境条件下不同纤维混凝土的抗冻耐久性及冻融损伤演化规律，本研究依托西藏那曲地区某混凝土道路工程，对普通纤维混凝土(NC)、冲磨纤维混凝土(CM)以及膨胀纤维混凝土(PZ)进行了冻融循环试验和相关力学测试，在试验研究的基础上，提出了适用于高原低气压环境下的冻融损伤模型。研究结果表明，从冻融循环试验结果来看，冲磨纤维混凝土(CM)抗冻耐久性最佳，三种纤维混凝土抗冻耐久性排序为CM＞NC＞PZ。针对本文建立的冻融损伤模型和基于该模型的抗折强度预测方程，采用青藏高原地区某高速工程项目的高寒引气混凝土测试数据进行了验证，冻融后的抗折强度试验值与预测值变化趋势相近且基本吻合。因此，本文建立的青藏高原抗折强度冻融损伤模型是合理且可行的。
青藏高原地区 外加剂 纤维混凝土 现场试验 抗冻耐久性 损伤模型 Tibet Plateau area admixture fiber concrete field test frost resistance durability damage model
魏师铎 1,2,3缑永胜 1,2,3,*杨阳 1,2,3冯鹏辉 1,2,3[ ... ]杨懿豪 1,2,3
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
针对行波选通分幅相机超宽画幅驱动需求，基于宽带多节威尔金森脉冲功率合成方法，设计了一款高压驱动脉冲源。基于有限元分析方法，采用仿真软件对脉冲功率合成电路进行了仿真，系统分析了端口驻波比、插入损耗、端口隔离度、幅相一致性等参数。根据仿真分析完成了脉冲功率合成电路研制，验证系统最终能够利用8路峰值电压为1.3 kV左右、脉冲宽度为3.5 ns左右、脉冲前沿在600 ps左右的单路脉冲合成峰值电压超过3.2 kV的高压脉冲，脉冲宽度在3 ns以内，脉冲前沿在600 ps以内。脉冲频谱范围在300 MHz到3 GHz范围内的两路合成效率为83.5%，特定频率下为88%，八路脉冲合成效率为58%，特定频率下可以达到68%。通过该电路合成的高压脉冲可用于驱动宽20 mm、长95 mm、等效阻抗6 Ω左右的微通道板实现选通成像，验证了基于宽带多节威尔金森电路实现脉冲功率合成，提高分幅相机驱动脉冲功率的可行性。目前基于该技术的高压驱动脉冲源已应用于I-MCP1.0型分幅相机。
分幅相机 超宽带脉冲 脉冲耦合 威尔金森功分器 超宽画幅 功率合成 微通道板 Framing camera Ultra-wideband pulse Pulse coupling Wilkinson power divider Super wide frame Power synthesis Microchannel plate
1 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
2 北京动力机械研究所，北京 100074
航天发动机供油装置的喷油流量均匀性是决定其性能质量的关键技术指标，其中供油孔的形状尺寸、内表面状态是喷油流量的重要影响因素。传统的供油孔加工方法以电火花加工为主，存在较厚的重铸层，且加工效率低。而激光制孔为典型的非接触式制孔方法，具有加工效率高、质量好，重铸层少的显著优势。为满足某型号航天发动机供油装置的高效高质量制造要求，采用脉宽为200 fs的超短脉冲飞秒激光螺旋制孔工艺，针对1.5 mm厚的GH3044镍基合金材料开展了以0.39 mm孔径为加工基准的流量数值模拟及工艺试验研究。首先通过数值模拟手段，研究了孔径、圆度、锥度以及内壁粗糙度对供油孔流量的影响规律和控制手段，之后根据模拟所获得的理论结果，通过飞秒激光制孔试验对制孔工艺进行了优化。研究发现，出入口孔径是决定流量大小最重要的因素，在单脉冲能量140 μJ，单层扫描时间1200 ms，单层进给量0.02 mm，重复频率100 kHz，旋转速度2400 r/min的工艺下，将孔径偏差控制在±5 μm以内，最终成功实现了供油孔流量偏差1.8%的制孔效果。
飞秒激光 供油孔 数值模拟 螺旋钻孔 femtosecond laser oil injection hole numerical simulation helical drilling 红外与激光工程
2023, 52(4): 20220454
