A mobile incoherent Mie-Rayleigh Doppler wind lidar with a single frequency and tunable operation of an injection Nd︰YAG laser

Incoherent Doppler lidar for measuring wind field has been developed for a decade. Two kinds of incoherent Doppler lidar have been used to measure Mie and Rayleigh backscattering to retrieve atmosphere wind field: one is the fringe imaging technique and the other is the edge tech-nique. Chanin et al. demonstrated the technique of measuring stratospheric wind profile from 25—60 km altitudes using 532 nm laser and double Fabry-Perot interferometer[1], with backscattering signal discriminated …     

角度调谐对直接探测多普勒测风激光雷达的影响

理论上推导出F-P标准具的透过光强与入射光角度以及其发散角之间的关系式。利用该式仿真计算了入射角、激光束散角、激光线宽和标准具步进角度对测风误差的影响。计算表明,在基于气溶胶散射的直接探测多普勒测风激光雷达系统中,当系统分辨率为2×106时,F-P标准具孔径至少为8cm;在正入射附近,当激光的发散角小于150µrad,激光入射角每改变10µrad,F-P标准具透射谱中心就会移动1MHz,即对于1064nm波长,测量误差为0.5m/s。     

角度调谐直接探测多普勒激光雷达误差分析

角度调谐误差影响多普勒测风激光雷达测量精度.针对角度调谐误差,理论上推导出F-P标准具的透过光强与入射光角度以及其发散角之间的关系式.利用该式仿真计算出入射角、激光束散角、激光线宽和标准具步进角度对测风误差的影响.结果表明,在基于气溶胶散射的直接探测多普勒测风激光雷达系统中,当系统分辨率为2×106时,F-P标准具孔径至少为8 cm;在正入射附近,当激光的发散角<150μrad时,激光入射角每改变10μrad,F-P标准具透射谱中心就会移动1 MHz,即对于1 064 nm波长,测量误差为0.5 m/s.     

激光雷达测风建模与模拟

利用激光雷达测定风速是实现前馈控制的方法之一,但该方法会受设备的限制。因此,针对无设备研究激光雷达测风实现前馈控制的这一问题,提出了一种采用基于雷达坐标系和风坐标系变换方法模拟激光雷达测定风速的方法。首先,在Fast环境下利用TurbSim生成剖面风,然后在Matlab软件中进行模块搭建,最后联合仿真。仿真结果表明,该方法能较准确地模拟激光雷达测量风速的过程,可为装备激光雷达风速设备的控制系统研究提供仿真环境。     

Kinect与二维激光雷达结合的机器人障碍检测

在Kinect相机和二维激光雷达结合的基础上,提出了一种适用于移动机器人、低成本的障碍物三维感知方法。该方法首先通过Kinect相机和二维激光雷达联合标定建立深度图像点与激光雷达测距点的对应关系,然后,融合二者的检测数据得到环境障碍物位置。具体步骤为:1）Kinect相机与二维激光雷达分别从环境中获取深度图像和二维激光数据;2）将深度图像转换成虚拟二维激光数据;3）根据联合标定得到的对应关系融合虚拟激光数据与二维激光雷达数据,得到障碍物的位置。实物测试证明该方法正确有效,可用于移动机器人对环境障碍物的判断。     

一种简易激光能量检测器

本文介绍了一种廉价的简易激光能量检测器,它能在一定的精度要求下测量脉宽为微微秒(ps)量级,能量为毫微焦耳(nJ)量级的微弱激光束能量,(1/2)位数字显示测量结果,由被测光脉冲自动触发同步。并阐述了仪器的组成结构和基本工作原理,分析了测量结果、经验公式和主要误差。     

Backscattering Light Model of Seawater for Modulated Lidar Based on the Stationarity of Light Field

The backscattering signal, which arises from the pulsed laser traveling through water, has limited the lidar system sensitivity and underwater target contrast. The transmitted optical carrier is modulated to be ultrashort pulsed laser and it is effective to suppress the backscattering to adopt the coherent detection technology by identifying the modulation envelope. A nonstationary light field is formed in seawater by the ultrashort pulsed laser. The inherent relationship between the nonstationary light field formed by modulated lidar and the stationary light field formed by conventional lidar was discussed and the backscattering light model of the stationary light field for the ultrashort pulsed laser was proposed. The backscattering signal in modulated lidar system was processed and analyzed in the frequency domain on the basis of the model.     

飞机模型俯仰-滚摆耦合复杂流场测试系统设计

为真实地模拟飞机机动飞行和分析俯仰－滚摆耦合状况下的动态气动特性和复杂流动机理，首次在风洞中实现了模拟飞机的俯仰与滚转的复合运动。使用E型架结构实现飞机模型俯仰角α的正弦运动，同时在E型架上安装交流伺服电机直接控制飞机模型的滚转角Φ；本系统采用了旋转编码器的输出脉冲来测量模型的转角，并记录下该脉冲出现的时刻，用这些数据得到飞机模型在风洞实验中滚转角的时间历程和滚转力矩特性，并用激光片光系统进行流态显示，使用这套系统得到了俯仰－滚摆耦合运动下的气动特性。分析表明，俯仰－滚摆耦合状况下进一步推迟了滚摆开始攻角，不稳定性增加，同时证明该系统满足风洞实验要求。     

基于双频脉冲激光器的距离多普勒探测

采用双频激光器产生的两个频率的脉冲激光作为载波,结合微波信号处理技术,进行目标距离和速度的探测.导出了探测信噪比与激光传输距离之间的关系,分析了双频激光脉冲宽度对多普勒探测的影响.应用微波提取差频信号的方法,对脉冲带宽和多普勒差频值之间进行了比较,分析了脉冲带宽可以包含多个多普勒门和脉冲带宽小于多普勒差频这两种情况下探...     

非接触、实时测量流体声速的脉冲激光光声偏转法

本文根据流体中的脉冲激光光声效应所致的声波在传播过程中引起其传播路径上连续激光束偏转的机理提出用于非接触、实时测定流体声速的一种新方法。导出了流体中脉冲光声压力信号和光中偏转角的精确表达式,测量了不同温度下的水中的声速,对实验装置和光路布置作了讨论。     

干涉仪激光成像原理及实验

就激光成像的成像方式而言,激光干涉仪成像比其他的成像方法有显著的优点。介绍了激光干涉仪成像的基本原理和实验室的初步实验。研究工作证明,激光干涉仪成像在原理上是可行的,并有可能成为激光成像领域的一种新手段     

Second-harmonic generation in UV-pulsed laser poled amorphous 80GeS2-15Ga2S3-5CdS chalcogenide film

With the pulsed laser deposition （PLD） method, amorphous 80GeS2-15Ga2S3-5CdS chalcogenide film was deposited on glassy substrate. Obvious second harmonic generation （SHG） was observed in the ultraviolet （UV）-polarized film and the SHG intensity increased with the increase in single pulse energy and irradiation time. Through Raman spectra and transmission spectra, the mechanism of SHG was studied. The experimental results demonstrated that effective electron traps and hole traps were generated in the UV- polarized film. The energy of electrons and holes was using up due to the collision with other particles and crystal fields during their movement and finally they were captured by the traps and fixed, which made the electric charge distribution nonuniform in the film and destroyed the spatial isotropy. In the meantime, the center of positive and negative charges separated and a built-in electric field was formed which generated the optical second-order nonlinearity of the film.     

利用光谱法测量飞秒激光脉冲宽度研究

基于光谱法对飞秒激光振荡器的脉冲宽度进行了测量,并与自相关仪的测量进行对比。研究结果表明光谱法与自相关仪测量的脉冲宽度值相吻合,建立一种实验室内飞秒激光脉冲宽度的测量方法。     

大气传输特性对激光雷达探测系统的影响

大气探测激光雷达的实际探测能力与激光的大气传输衰减有密切的关系.详细阐述了大气对激光传输的各种衰减效应,包括大气中气体分子和气溶胶粒子对激光信号的吸收和散射、大气分子的荧光吸收及大气湍流等.不仅有助于加深对激光雷达方程的理解,且对激光雷达系统的设计与研制也具有重要的指导意义.     

长扁圆形烟囱风致振动风洞模拟试验研究

由于长扁圆形烟囱外形特殊,风荷载规范中没有其体型系数。为了确定长扁圆形烟囱的体型系数,作者借助风洞试验方法。本文主要阐述了长扁圆形烟囱气动弹性风洞试验情况：试验模型采用完全弹性模型,主要考虑了几何相似、动力相似、来流条件相似等几个主要的相似性条件,用热线风速计测量风速,用激光测振仪测量烟囱振动速度和位移,实测了烟囱根部的应变以及横风向风振情况,此结果可用于推求烟囱体型系数,可供此类烟囱设计时参考。     

用于激光雷达成像仿真的动态场景模型

基于激光雷达成像的基本原理,结合目标表面的空间反射特性,在图形处理器架构下,借助其强大的并行计算能力,建立了激光雷达场景动态仿真模型,实现了不同入射、观测位置条件下目标表面空间辐射亮度分布的计算．针对典型场景进行了模拟实验,并将实验结果与实际激光雷达系统采集到的图像数据进行了对比分析．实验结果表明,模拟结果与实测图像数据在基本特征上是相似的; 定量分析结果表明,模拟图像与实际图像在主要特征上是相符的．     

红外激光作用下SiH_4击穿过程的研究

测量了在脉冲ＴＥＡＣＯ２激光作用下ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿阈值与激光能量、激光频率的关系。通过研究ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿过程，建立了击穿过程的物理模型，结果表明在强ＴＥＡＣＯ２红外激光作用下ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿过程为有共振吸收的光学击穿过程。     

宽带太赫兹波光束轮廓和频率分布特性(英文)

利用刀口法在透射式太赫兹时域光谱系统中对脉冲太赫兹波的光束轮廓和能量的轴向分布进行测量.通过快速傅里叶变换,可以获得太赫兹脉冲的频率分布.实验结果显示,脉冲太赫兹光斑的能量符合高斯分布.实验测量到的太赫兹光斑大小与理论基本吻合,证明刀口法可用于宽带激光光束测量.该结果为太赫兹成像以及太赫兹技术在其他领域的应用奠定了基础.     

利用光子累计改善成像激光雷达的信噪比方法

介绍了采用光子计数探测的1064nm激光雷达系统。理论分析了光子计数探测技术和信噪比的改善，实验研究了改善信噪比的脉冲累计方法。实验给出了光子累计脉冲与信噪比之间的平方根关系，同时给出了不同距离下的探测结果，数据表明：当光子累计脉冲提高到原来的4倍时，信噪比达到平均1．89倍的增强。     

基于特征融合的随机森林飞机尾流识别

为提高民航运输的高效性和安全性,利用随机森林模型,结合多普勒激光雷达技术,提出一种基于径向速度极差特征和边缘轮廓特征融合的方法,实现对飞机尾流的准确识别。将在双流机场采集的数据样本进行速度极差特征提取,同时将样本数据映射成灰度图,通过形态学梯度提取图像轮廓特征,再将二者融合,并以此构建随机森林尾流识别模型,最后进行对比实验。实验结果表明,特征融合后随机森林模型的分类准确率、精确率、召回率、F1-score分别为95.8%、87.3%、89.4%、88.4%,高于单一特征方式和决策树模型识别结果。本文提出的方法能够对具有复杂背景风场中的尾涡进行检测。