多尺度复杂水质尾流气泡的激光探测仿真与实验

舰船尾流气泡具有尺度范围大、稀疏、离散等特征。利用蓝绿激光的海水穿透性能以及气泡对激光的后向散射特性，可以实现舰船尾流气泡的远场检测。舰船尾流的稀疏、离散特征导致气泡的激光散射回波信噪比极低，对光学接收处理系统及尾流信号处理方法带来了困难与挑战。建立了舰船尾流气泡的激光后向散射模型，通过蒙特卡罗仿真验证了不同水质、不同气泡距离和不同尺度气泡的激光后向散射特性，设计了可抑制近场水体强散射干扰的水下气泡激光测试分析系统，实现了激光能量与雪崩光电二极管接收增益间的匹配调节。针对室内和湖泊环境，开展了不同水质和光电探测参数下的尾流气泡检测性能测试，通过对数据进行统计处理分析得到了舰船尾流气泡的激光探测特征规律。设计的水下气泡激光测试分析系统可以实现对舰船尾流气泡的有效探测，为舰船尾流探测系统在不同水质环境下的工程应用提供了理论及数据支撑。     

利用光学摄影术研究尾流气泡规律进展

舰船尾流中气泡对尾流特性的研究起着重要的作用.尾流中气泡的形状、大小以及数密度分布都是探测尾流的基础.用光学摄影方法研究尾流气泡具有直观、简便的特点.文章综述了自1979年以来各种研究气泡尾流的光学摄影方法,并对未来的研究重点提出了一些建议.     

基于遥感图像的舰船目标检测与参数估计方法

利用遥感图像进行舰船检测与监视的研究和技术开发在海洋遥感领域得到了快速发展,并成为遥感数据重要的海洋应用之一。当海洋遥感图像用于舰船尾迹检测时,就可及时有效地发现和提取舰船目标信息。文中利用光学遥感图像的海面舰船尾迹特征以及相关参数,估测舰船目标的速度与航向。分别通过灰度累积法和Radon变换法两种不同的尾迹长度检测方法,对尾流长度进行了提取,并利用尾流长度特征简单估测了舰船航速与航向。对实验结果和误差进行了分析,并对影响舰船尾流检测的因素进行了讨论。估算结果初步验证了对航速与航向估算方法的有效性     

舰船尾流激光制导方法的研究

为了研究鱼雷的激光尾流制导方法,分析了舰船航行时所产生尾流的几何特征和光学性质,讨论了舰船尾流中不易在短时间内消失的微气泡对激光的散射特性,提出了利用激光在尾流区域内、外传输时,其前向或后向散射激光在时域、频域和空域中光学参数的变化来快速、准确地判别鱼雷是否进入、穿出尾流,从而导引鱼雷沿目标舰船的航迹靠近目标的新型鱼雷制导方法。讨论了实现鱼雷激光尾流制导的几种不同途径,得出了上视激光尾流制导是一种既不会破坏鱼雷雷体的流线性结构,又可以通过激光扫描来确定尾流边界的先进的鱼雷制导方法的结论。     

恶劣工业环境下的光学检测

在恶劣工业环境下光学检测显示了突出的优点。本文综述了工业光学检测的一般途径,详细讨论了线材、板材、三维图象等具体工业问题采用的特殊光学检测方法,及其今后可能的发展和应用领域。     

尾流气泡群的激光多普勒检测方法

提出了一种基于气泡群后向散射光多普勒频移谱特性的舰船尾流检测方法。利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对尾流区运动气泡群后向散射激光多普勒频移谱进行了理论模拟,分析了气泡数密度和速率分布对后向散射光信号多普勒频移谱特性的影响。在此基础上,利用差动型激光多普勒探测方法,实验研究了模拟尾流气泡群后向散射光多普勒频移谱特性,实验结果与理论模拟基本符合。研究表明,随着尾流中气泡数密度和速率分布范围的增大,后向散射光信号的多普勒频移谱的幅度、截止频移也随之增大。这证明了激光后向散射多普勒频移谱特性分析法可作为一种有效的尾流检测方法。     

水中气泡尺度计算的图像处理方法

舰船尾流场中气泡幕的存在,使得舰船尾流区域的海水的光特性与周围海水的光特性 有很大差异,利用尾流场光学特性的异变,可作为水下航行体跟踪、识别和定位目标的重要手段。尾流中气泡大小、浓度对于研究对光在海水中传输特性有很重要的意义。文中给出了在实验室条件下用图像处理方法计算水中微小气泡尺度的方法,实验结果对于研究舰船尾流场的光学特性有实际意义。     

基于独立成分分析的舰船气泡尾流后向散射光信号处理

光尾流自导鱼雷激光探测系统所获取的信号是水体和舰船气泡尾流共同产生的后向散射光信号,从该信号中提取出舰船气泡尾流的信息是光尾流自导鱼雷的关键技术。由于水体所产生的后向散射光信号强度大于舰船气泡尾流所产生的后向散射光信号,两个信号在时域和频域里的特征又十分接近,因此难以用传统滤波方法将其分离以提取有用的尾流信息。提出了采用盲源分离和独立成分分析的方法来处理激光探测系统所获取的信号,研究了盲源分离的算法,编制程序对课题组在激光探测舰船尾流海上试验所获取的数据进行了计算,结果表明:该方法可在不同探测条件下有效地将舰船气泡尾流场所产生的后向散射光信号从原始信号中提取出来,有利于系统正确判别舰船尾流及其特征。     

微弱信号检测原理在光尾流探测中的应用

微弱信号的探测与提取是激光尾流探测的核心技术之一,详细介绍提高微弱信号检测能力的硬件实现及信号处理方法。提出了前置放大器的实现措施和以正交矢量锁定放大器为原理的光尾流信号检测方法。针对实际应用,对激光通过不同强度尾流后所接收的信号进行仿真。仿真结果表明,当尾流强度发生微弱变化时,锁定放大器输出信号幅度同时产生明显变化,利于光尾流信号的检测,验证了微弱信号检测原理在光尾流探测中的可行性。     

自动光学检测技术的发展现状

从光源照明方法、成像技术、图像预处理技术、图像处理与图形识别的算法4个方面介绍了自动光学检测技术的发展现状与关键技术。自动光学检测技术已开始在新兴的工业生产中得到广泛应用,其正朝着检测高速化、分辨能力微小化、处理软件的智能化、应用多元化和检测系统模块化方向发展。从目前自动光学的技术水平来看,组建自动光学检测系统的关键技术在于LED光源的设计、大范围高精度三维显微成像、基于工控PC的多处理器并行图像高速预处理和高级图像处理算法4个方面。     

船舰远程尾流散射光偏振特性的蒙特卡洛模拟

为了研究船舰尾流气泡幕散射光的偏振特性,利用偏振光传输的蒙特卡洛模型模拟了不同偏振态入射光经过船舰尾流时散射光偏振度的二维空间分布模式,分析了偏振度的径向分布与气泡半径、气泡散射系数和气泡幕厚度的关系。研究表明,尾流气泡幕散射光的偏振度的二维分布具有空间方位选择性,不同状态入射光的分布模式差异明显;随着气泡半径的增大,尾流气泡幕前向散射光偏振度二维分布的图像的空间方位选择特性减小;随着散射系数的增大,尾流气泡幕前向散射光的偏振度数值减小;随着气泡幕厚度的增加,尾流气泡幕前向散射光的偏振度数值减小。     

片上集成光学传感检测技术的研究进展（特邀）

光学传感检测技术因具有精度高、低延时和可成像等优势而得到广泛应用。随着大数据和物联网等信息技术的迅速发展,对检测平台小型化和便携性的需求日益迫切。为了克服现有技术对大型专用设备的依赖,提高对现场快检、轻载荷平台等应用场景的适用性,近年来,基于微纳光学的片上集成光学传感检测技术受到了极大关注。通过集成光源、光学传感单元与光电探测单元、以及发展片上光色散等技术,可以有效地实现光学传感信号提取和光电信号转换的片上集成,从而实现系统的微型化和多功能集成。文中介绍了相关技术原理和技术发展现状,分析了现有技术的优缺点,讨论并总结了未来的发展方向和应用前景。     

一种光学对准器视差检测方法研究

针对小视场光学对准器视差无法利用传统方法借助平行光管检测的问题,通过专用组合工装、二轴位移台、经纬仪和光学平台搭建一个视差检测系统,它是以光学经纬仪为测量基准,然后通过专用工装将光学对准器固定在光学平台上,调整好经纬仪后,移动导轨至光学系统出瞳的方位或俯仰方向极限位置处检测光学系统的最大光学视差。最后通过试验验证了此系统的稳定性,且该方法简单易于操作,测量结果精确直观。     

微流控光学及其应用

微流控光学(optofluidics)通过融合微流控学和光学、光电子学技术合成新颖的功能器件和系统,微流控光学系统的主要特点在于结构的可调化、功能的集成化和系统的微型化.结构可调性为自适应光学提供了新的技术途径,光学检测与微流分析功能的集成将促进微型全分析系统技术的应用和发展,光学与微流控技术的融合则为传统光学器件的可调化和微型化提供了可能.介绍微流控光学这一前沿交叉学科的基本概念和应用前景.叙述了微流控自适应光学、微流控光学检测、微流控激光器以及微流控光学集成器件的近期研究成果和应用前景.     

光学湿度传感器

介绍了光学湿度传感器及其机理,阐述了光湿敏薄膜材料与制备方法,总结了光学湿度传感器的发展现状,重点介绍了近年来发展的各种光学检测方法,最后提出了光学湿度传感器今后的研究发展方向.     

军用光学整流罩技术研究的进展

光学整流罩广泛应用于机载、弹载等军用光电系统中,对成像功能的实现起着非常关键的作用。首先介绍了整流罩的设计要求与研究概况,然后讨论了整流罩的研制工艺、检测手段、试验方法等,最后简述了光学整流罩研究的最新技术动态。基于国内外研究技术状况的进展,对军用光学整流罩的技术发展方向等进行了探讨。     

鱼雷激光尾流自导方法的研究

提出了基于尾流的光学效应的鱼雷激光尾流自导方法。舰船在航行过程中不可避免地会产生舰船尾流。舰船尾流的光学特性主要由尾流气泡的光散射效应所决定。普通海水中存在着许多作布朗运动的微粒(包括海水中的杂质分子、悬浮粒子、有机及无机溶解质、微生物和气泡等)，它们会对光波产生散射效应，但当光在存有大量气泡的尾流中传输时，光的散射效应就会大大增强。根据气泡的光散     

军用光学性能检测设备设计与分析

光电装备广泛应用于探测瞄准、跟踪制导、光电火控、夜间侦察,是实施精确打击和一体化信息作战的重要手段。光电装备长时间野外使用受振动冲击、环境骤变等因素影响,难免会出现机构卡滞、零部件故障、轴系失调等主要性能指标下降等问题。光学性能检测设备是保证光电装备主要性能指标和作战效能发挥的重要技术手段。简述了外军不同修理层级配备的光学性能检测设备发展现状,提出了适用于光电装备保障的性能检测设备基本设计原则,对宽光谱光学系统结构形式、检测设备环境适应性等关键问题进行了探讨,对军用光学性能检测设备研制与发展有借鉴作用。     

《非球面光学制造与测量技术文集》（内部资料）

《非球面光学制造与测量技术文集》介绍了目前非球面制造与测量技术的发展现状和趋势,涵盖了古典加工及现代先进制造技术中涉及光学非球面的优秀论文。内容包括：非球面光学系统设计、加工与检验;非球面光学加工;非球面零件光学检测技术研究;大口径透镜凸面零检验的补偿器设计;     

非球面光学表面缺陷检测技术现状和发展趋势(特邀)

非球面光学元件具有更大的自由度和灵活性,广泛应用在航空航天、微电子装备、光学精密测量、激光光学等诸多领域。光学元件表面缺陷将影响光学系统性能,而表面缺陷控制需要相应检测手段,高分辨率、高精度、高效率光学表面缺陷检测仍存在技术挑战。文中综述了光学元件表面缺陷类别、评价标准及检测方法,重点探讨了非球面光学元件表面缺陷检测技术及其应用范围,分析比较了各种方法的优缺点,最后对表面缺陷检测技术发展趋势进行了展望。