水雾对激光引信的衰减

由于水雾会使激光信号产生严重的衰减,从而影响激光引信探测的应用,本文着重研究了绿激光在水雾中传输的衰减特性.首先,基于Mie散射理论,建立了水雾对0.532 μm绿激光光束的传输衰减模型;然后,通过仿真计算,对比分析了激光在不同能见度水雾下的衰减特性;最后,通过水雾模拟实验验证了衰减模型的准确性.理论分析和实验结果表明,激光光束的衰减明显受水雾能见度的影响,并随着能见度的降低而增大;0.532 μm激光在水雾中的穿透率较高,能见度在50 m时可以达到60％以上.实验测得的光能量的透射值与计算值基本一致,最大误差在4％左右,证明了水雾衰减模型的正确性.得到的结果为绿激光在水雾环境下的目标探测系统中的应用提供了理论和实验依据.     

雨滴在船舶大气激光通信中的遮挡作用

虽然气候因素和大气本身对船舶大气激光通信系统的性能影响极大,但现有的研究多集中于讨论大气对激光束造成的散射衰减。本文指出在雨中的自由空间光通信主要受雨滴直接遮挡的影响,尤其是雨滴形成的投影间的重叠效应,该效应能够很好地解释大雨甚至暴雨中激光仍能通过的现象。文中结合雨滴尺寸分布模型,建立了船舶大气激光通信中雨滴遮挡作用的数理模型,对光在雨中的最大传输距离及其光强的衰减做了初步计算与实验。结果证明,该衰减模型是合理的,理论模型基本符合实验结果。该项研究为进一步探索船舶大气激光通信系统的性能奠定了基础。     

1.54 μm激光大气传输特性仿真计算研究

为了研究1.54μm激光在不同条件下的大气传输特性,利用Modtran模型进行仿真计算的方法,得到了1.54μm激光在大气分子、气溶胶粒子以及雨中的大气传输特性。结果表明:大气分子对1.54μm激光的传输影响很小,基本可忽略不计;不同类型的气溶胶对于1.54μm激光传输的衰减程度有很大差别,其中海洋环境较陆地环境衰减更为明显,且随着能见度的降低透过率也随之降低;雾对1.54μm激光的衰减及其严重,基本很难透过;雨天对1.54μm激光的衰减也很严重,衰减强度不及雾,但强于气溶胶,且随着降水强度的提高,透过率大幅降低。     

矿用通信电缆衰减特性的实验验证

测量不同长度MHYV7/0.37矿用通信电缆在1 kHz～5 MHz的衰减数据,比较衰减模型与实测衰减数据,结果表明衰减模型与试验数据具有良好的一致性;用无损耗传输线理论分析衰减模型和实测数据在特殊频点的波动现象,并且与理论分析保持一致,验证了所建立的衰减模型的准确性,从而验证了所建立的矿用通信电缆基本电气参数数值模型是正确、有效的。提出的建立矿用通信电缆基本电气参数模型的方法可以应用到其他电缆型号,为进一步研究矿用通信电缆的远距离传输特性提供了理论支持。     

不同气体状态方程在高原环境下应用的差异分析

针对高原环境下空气密度参数差异修正的问题,文章基于干空气等温升压的模拟状态和变压变温的实际大气状态,分别利用理想气体状态方程和范德瓦尔斯方程,分析了不同温度和压力下的理想状态和真实状态的干空气密度及其差异。结果表明,在大气压力范围!,两种状态方程计算结果的误差很小,验证了在高原环境中进行气象参数修正时,采用理想气体状态模型与真实气体状态模型计算空气密度修正项都是合理可行的。     

哈特曼技术在序列光斑检测中的应用

为了提高水平链路大气无线激光通信中的对准精度,降低强湍流对激光通信的影响,对系统结构进行了改进并研究了光斑检测对准算法.首先,根据哈特曼-夏克传感器对波前畸变局部的实时探测结果,计算局部畸变的变化量,从而实时确定局部截止频率-局部判决阈值Tn.接着,采用统计序列均方误差获取序列采样信息M(Xi,Yi),并根据局部阈值判...     

大气隙混合磁悬浮轴承承载力模型的研究

等效磁路法是混合磁悬浮轴承的主要研究方法,然而等效磁路法是基于一系列假设条件提出的,大气隙下这些假设将不再成立,磁路法的应用范围将受到限制,无法对大气隙混合磁悬浮轴承展开研究。因此,需要对大气隙混合磁悬浮轴承承载力模型进行研究,以解决混合磁悬浮轴承在大气隙场合的推广及应用。结合ANSYS有限元分析软件分析在气隙变化时,常规磁路法在混合磁悬浮轴承承载特性分析过程中的适用范围,获得了当气隙增加时磁路法模型计算误差变化规律;针对漏磁这一导致计算误差的影响因数,提出一种混合磁悬浮轴承气隙磁场的漏磁导模型的分析方法,建立基于漏磁导修正的混合磁悬浮轴承承载力理论模型;利用ANSYS有限元分析软件和试验对修正后的混合磁悬浮轴承承载力模型进行了验证。     

远场光束扩展对光斑瞄准偏差影响的实验

在远场大气环境下的激光瞄准过程中,大气湍流效应会造成光束的漂移和扩展,从而影响激光器的瞄准精度。本文基于修正的VonKarman湍流谱和部分相干光在湍流大气中的传输理论,设计了高斯光波经过大气湍流后的光场模拟软件,并在一定气象条件下,通过一种激光光轴瞄准偏差测试系统进行外场实验。该测试系统光束直径≤9mm,接收部分为120mm大口径光学镜头。研究了3km范围内强湍流条件下光束的传输特性;结合实验数据,分析了在湍流大气中远场光传播时波束扩展对激光瞄准精度的影响。基于文中研究结果设计的瞄准偏差补偿方案可提高系统在大气能见度10km范围内的瞄准精度。在激光传输距离3km,斜程仰角为0~45°时,激光光斑偏移计算误差≤0.1mrad。     

非制冷红外热成像测温关键技术研究

非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响,因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求,分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。首先,针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题,设计了基于粒子群算法优化反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法,实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测;其次,针对测温过程中的红外辐射大气衰减现象,设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法,实现了大气透射率的准确、快速、便捷计算;最后,整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法,并实验验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。     

雾和气溶胶前向散射对消光的影响

光电工程中探测器接收的光强包括透射光和大气前向散射光。雾和大气气溶胶粒子的前向散射增强了透射光,从而导致测量的衰减比实际衰减小。本文采用Mie散射理论,根据气溶胶谱分布以及雾滴的谱分布模型及其与能见度的经验关系,计算了可见光到中波红外波长的前向散射修正因子。详细分析了激光在气溶胶和雾衰减中前向散射修正因子随粒子平均半径、能见度和波长等参数的变化关系,并拟合出前向散射修正因子随粒子平均半径和视场乘积的经验关系式,在10°视场内平均残差小于0.02,可为相关光电工程提供参考。     

影响激光大气通信距离的诸因素分析

激光大气通信技术由于具有宽带大容量、低成本、无需频率许可等优点,近几年来作为一种新的宽带无线接入方式受到人们的广泛关注.激光大气通信距离受多种因素的制约,通常仅数公里.本文在建立激光大气通信系统数学模型的基础上,分析了激光束发散角、大气衰减、激光发射功率以及探测器灵敏度对通信距离的影响,结果显示较窄的光束发散角、较高的探测器灵敏度有利于通信距离的延长,而通过提高激光发射功率来延长通信距离的办法不可取,从而为系统设计提供参考依据.     

测量近中红外激光大气透过率的调制型太阳光度计

为弥补常用红外波段激光大气透过率测量方法成本高或实时性低的不足,通过模拟计算分析研究,提出基于光源调制太阳光度计技术提取红外波段激光大气透过率的方法,提供一种成本低、操作简单、实时性强的有效测量方法。研制的光源调制型红外太阳光度计可测量宽波段大气透过率,再依据建立的宽带和窄带透过率关系进行修正,最终获取可应用的近中红外多波段激光大气透过率。实际测量结果与对比实验表明,与实验室自研的近红外太阳光度计相比统计误差小于4%,与POM-02相比统计误差小于6%。红外调制型太阳光度计获取的实时结果不但可应用于激光大气传输修正中,也对评估激光通信和激光传输等具有重要意义。     

激光打标自动上料系统电磁兼容问题的设计与实现

针对激光打标自动上料系统存在的电磁干扰问题,采取了技术措施,并对其控制系统进行了修正,应用效果表明,设计方法是可行的,而且对其他电器设备的电磁兼容设计有一定参考意义。     

大气激光通信光斑图像的快速复原与实时检测

针对大气湍流对激光通信中对信标光的捕获、跟踪与对准(ATP)的影响,提出了基于盲解卷积的快速复原与实时检测算法。采用一维点扩散函数重新构造方位退化模型,取代了原有经典二维退化模型;改进了约束共轭梯度算法中的约束算子,并通过改进的共轭梯度迭代算法求得对原始图像的估计;最后通过连通域计算提取估计结果中的光斑中心位置。采用现场可编程门阵列和数字信号处理器实现所提出的共轭梯度算法并提取光斑中心位置,满足了系统实时性要求。实验表明,所提出的快速复原算法能够实时复原分辨率为200pixel×200piexl,帧频为100 Hz的光斑图像,所提取的信标光光斑中心位置与事后计算结果的误差小于1pixel,能够满足激光通信系统对信标光的实时跟踪要求。     

氧分子A吸收带的随机Malkmus被动测距

针对比尔-朗伯定律单色传输和其他透过率模型计算速度慢的问题,为了实现红外目标的高速被动测距,研究了被动测距系统中氧分子A带吸收特征及大气中氧分子吸收率的计算方法。分析了大气中氧分子A带的吸收光谱及分布特性,以当前大气参数和测量环境为基础,结合HITRAN数据库,将随机Malkums带模式引入到氧分子带平均吸收率计算中,建立了基于随机Malkums带模式的被动测距数学模型。搭建了测距实验平台,在12~128m内对7个不同点进行了距离测量。实验结果表明,在实际大气条件下,利用该被动测距模型测得被测目标距离与实际距离的平均误差达到1.8%。该模型正确、可行,满足红外目标被动测距的高速在线测试及隐蔽性、高精度、抗干扰能力强等要求。     

高精度小卫星星座激光通信仿真平台设计

针对小卫星星座中卫星间进行激光通信的要求,本文提出了一种新的高精密小卫星星座激光通信仿真平台。该仿真平台由两个模拟卫星和一个控制中心组成,模拟卫星以高精度三轴气浮转台为卫星平台,由星务计算机和各种星上姿态敏感器及姿态执行器构成,高精密气浮转台为卫星提供空间工作环境,星务计算机及姿态敏感器及执行器为卫星平台实现高精度的指向精度提供了保障。该仿真平台可根据任务需要进行双星主从控制、双星协同控制、三星主从控制、三星协同控制和单星故障控制仿真。文中还为仿真平台建立了坐标系,并提出了系统仿真的数学模型。最后经过仿真,本仿真仿真可以满足小卫星星座激光通信的要求。     

大气衰减对LRCS测量精度的影响研究

为了研究大气衰减对激光雷达散射截面(laser radar cross section,LRCS)测量精度的影响,从LRCS测量原理入手,推导出大气衰减对LRCS测量精度影响的公式,得到大气衰减与LRCS测量精度的关系,即当前后两次测试时的大气衰减条件相差较大时,LRCS测量精度则会降低,反之,则会升高.通过MatLa...     

面向对象的拉刀CAD系统

介绍一个面向对象的拉刀 Ｃ Ａ Ｄ 系统的组成与环境、优化设计数学模型的建立、用户界面的设计、设计计算程序与 Ａｕｔｏ Ｃ Ａ Ｄ 的数据传输,并给出了应用实例。     

大长径比带翼刚体的零升阻力系数和升力系数与马赫数的相关性

对大长径比带翼刚体的零升阻力系数和升力系数的风洞试验数据进行了综合分析,利用风洞试验数据修正了带翼刚体升力系数和零升阻力系数的动力学模型。研究结果表明,大长径比带翼刚体的零升阻力系数和升力系数随马赫数的变化趋势基本相似,数值计算数据与风洞试验数据都验证了修正后的动力学模型对于估算大长径比带翼刚体的升力系数和零升阻力系数是可行的,为同类型带翼刚体的空气动力特性分析提供了技术参考。