摄影光学 高速摄影及其装置

TB853.7 2006032400高速转镜相机转速测量的同步传感系统=Measurement ofrotation speed of high-speed rotating-mirror camera[刊,中]/满光明(电子科技大学光电信息学院.四川,成都(610054)) ,叶玉堂…∥强激光与粒子束.—2006 , 18(1) .—11-14同步传感系统新方法主要是利用激光的抗电磁干涉及可高速处理的性能得到转镜的时间信息,再经过光电转换来实现转速的测量。探测电路部分采用限幅放大,在一个大的动态范围内,都可以得到稳定的脉冲信号。为满足精度的需求,信号处理部分采用ASIC计数单元,精度为0 .2 ns ,然后通过嵌入式控制模块,方…     

高精度组合脉冲激光时序控制系统设计

在激光等离子体机理的研究中,为实现灵活的界面配置和多路脉冲激光器高精度的时序延时,设计了一种基于微控制器STM32和FPGA的多路时序延时控制系统。重点介绍了基于FPGA的多路ns级时序信号和基于ucGUI的触摸屏界面的设计。另外,采用高速光电隔离技术和高速FET开关电路技术,对驱动电路进行了设计,缩短了输出脉冲上升沿的时间,提高了系统延时精度、驱动能力和抗干扰性能。测试结果表明,该设计每路延时可调,调节范围为5 ns~10 ms,最小可调步进为5 ns,延时误差小于1 ns。     

基于场效应晶体管的高压电脉冲产生技术

 以高速MOSFET器件为基础,对超快高压电脉冲产生技术进行了实验研究。采用多路并联的高速MOSFET与感应叠加相结合的形式,得到脉冲半宽度为300 ns、上升时间约为60 ns、时间间隔600 ns的超快方波双脉冲;在负载电阻为11.5 Ω时,可以产生365 A的脉冲峰值电流,并且能够提供1.5 MW的峰值输出功率。     

基于FPGA的高速电光选通系统设计

介绍了一种获取高速调制电信号的新方法－基于FPGA的高速电光选通系统.此系统分为选通脉冲和高压调控两个模块.选通脉冲模块由高速信号放大、FPGA延时、可控延迟传输线三个部分组成.利用FPGA高密度、高可靠性、可反复擦写和可以现场编程、灵活调制的特点,将整个系统的主要控制部分集成在FPGA中,并将延时分为数字延时和模拟延时两部分.然后利用FPGA实现数字延时,可控延时线实现模拟延时.经试验检测,高压部分可以产生重复频率1 Hz~1 kHz,步进1 Hz,延时范围为0~1 μs,步进为1 ns,幅度为8 000 V,前沿和后沿小于10 ns,抖动小于1 ns的高压矩形电脉冲,从而满足各种电光调制系统中的需要.     

合肥光源逐圈束流位置监测系统中的定时系统

定时系统是合肥光源逐圈束流位置监测和相空间测量系统中的重要组成部分，其主要目的是为数据采集卡提供与环内电子束团同步的时钟信号。该系统包含高速ECL时钟成形、分频电路、程控延时电路、控制模块等部分。可实现延时范围0～220ns，最小延时步距0.5ns，调整精度0.1ns，时钟抖动小于200ps。系统控制软件基于客户/服务器结构，操作灵活、方便。     

合肥光源逐圈束流位置监测系统中的定时系统

 定时系统是合肥光源逐圈束流位置监测和相空间测量系统中的重要组成部分,其主要目的是为数据采集卡提供与环内电子束团同步的时钟信号。该系统包含高速ECL时钟成形、分频电路、程控延时电路、控制模块等部分。可实现延时范围0～220ns,最小延时步距0.5ns,调整精度0.1ns,时钟抖动小于200ps。系统控制软件基于客户/服务器结构,操作灵活、方便。     

高精度超短脉冲激光多路同步延时触发控制系统

 该系统采用高速的ECL电路,实现了与82MHz飞秒激光脉冲序列中一个脉冲前沿严格精确同步的单脉冲输出;采用标准频率计数法和高精度线性斜波电压产生法,实现了延时时间调节范围宽(1ns～999μs)、调节精度高(1ns)、输出路数多(20路)的触发控制信号。     

强流电子束二极管等离子体光学诊断

通过处理强流电子束加速器主开关导通之后所形成的高压电脉冲,得到了二极管等离子体光学诊断的同步时间基准。采用高压电脉冲延时结合二极管等离子体光信号延时的方案,实现了相机曝光过程与等离子体发光过程的ns级精度同步。综合采取屏蔽、滤波等措施,实现了整个系统的电磁兼容,最终稳定地拍摄到了ns时间分辨的二极管等离子体发光过程。     

大动态范围高速光子相关器

目前光子相关器在处理速度和动态范围上还不能满足光子相关光谱技术的需求,为解决此问题,对比分析了比例相关器和多采样时间相关器的结构,并结合两者的优点提出利用多采样时间相关结构来设计相关器的高速通道,利用比例相关结构来设计相关器的低速通道,并将高速通道和低速通道相结合,实现大动态范围高速光子相关器的设计。实验结果表明:大动态范围高速光子相关器的采样时间下限可以达到10 ns,动态范围达到1.11012,采用改进归一化方法时,基线误差为0.095 %,相关函数具有足够的精度。     

基于FPGA的高精度时间间隔测量方法研究与实现

针对脉冲激光测距机的飞行时间间隔测量,介绍了基于FPGA实现高精度时间间隔测量的系统结构及关键技术。利用FPGA内嵌锁相环PLL可得到高速时钟的不同相位输出,可产生稳定的等间隔时间延迟,可实现对短时间间隔的量化测量,达到了优于纳米量级的测量精度。通过与数字插入法相结合,使系统的测量范围达到了200ns～43s。     

高精度动态光纤应变传感研究

传统的光纤应变传感技术无法在满足高精度和强环境适应性的同时实现稳定的动态应变传感.为了解决该问题,本文将光干涉原理应用于光纤应变传感,设计了一种强环境适应性的基于干涉结构的高精度光纤应变传感系统,基于扫频干涉信号的互相关系数,该系统可以稳定地探测应变.本文还提出一种动态探测算法,该算法弥补了系统只能探测较小应变的缺陷,大大提升了实际应变的探测范围,同时还实现了动态的应变检测;采用三次样条插值算法,提升了小应变探测的精度.理论分析和仿真模拟表明,在加入白噪声的信号信噪比为15dB时,插值后的探测精度是未插值探测精度的2.3倍,插值后本系统探测结果的最大误差只有约9nε.     

基于TTDF和CNS算法的多路BOTDR散射谱信息高精度分析研究

传统的BOTDR光纤传感系统采用单路传感光纤实现对信息特征的测量,交叉敏感等不可控因素会使散射谱拟合精度较低,信息分析偏差较大。设计了一种同时对多路传感信息进行检测的BOTDR系统。针对基于布里渊光时域反射(BOTDR) 的多路传感散射谱高精度特征提取的要求,提出了一种三次数据融合(TTDF)与布谷鸟牛顿搜索(CNS)相结合的散射谱信息分析方法。该方法利用TTDF对信息数据的融合能力,根据狄克逊准则和格拉布斯准则,剔除了异常值的影响,减小了传感信号的误差;采用布谷鸟牛顿搜索算法进行频谱拟合,不仅通过布谷鸟的智能搜索能力得到全局最优解,而且以该最优解作为牛顿算法的初值进行局部寻优,保证了频谱拟合的精度,提高了布里渊散射谱信息分析的准确度。在温度信息散射谱线性权重比为1∶9的情况下,分析了不同线宽散射谱信息的提取。采用该方法进行多路数据融合的方差约为0.003 0,散射谱的中心频率约为11.213 GHz,温度误差小于0.15 K。理论分析和仿真结果表明,将此方法用于基于布里渊光时域反射的多路分布式光纤传感系统,可有效提高多路传感信号的准确度和布里渊散射谱信息分析的精确度。     

High-precision image position sensing methods suitable for 3-D measurement

A high-precision image position sensing method for a position sensitive detector (PSD) with a kaleidoscopic mirror tunnel (KM-PSM) is introduced. In order to increase the relative resolution of the image position detecting element itself, a hybrid type position sensitive device (R-HPSD) has been invented. A 1-D mark direction sensing method (PM-DSM) which consists of a 1-D image position sensing element, a cylindrical lens and a parallel mirror tunnel is proposed for the realization of a high-precision and miniaturized 3-D position measuring system. Furthermore, an optical range sensing method (RORS), which is suitable for realizing a miniaturized optical range sensing probe based on the triangulation, is proposed.     

基于光谱曲线形态的高光谱影像检索方法研究

随着传感器技术、数据通讯技术的飞速发展,利用各种机载和星载传感器,己经获取到各种不同的海量遥感影像数据。巨大的数据量带来了数据存储和管理的问题,如何实现从海量影像数据中检索出我们所需要的信息显得十分迫切。影像检索最早由Chang于1980年提出,是对传统信息检索的扩展。针对海量遥感影像高效检索的需求和高光谱遥感影像波段数目多的特点,分析了影像检索中的影像距离函数和相似性度量问题,基于经典的曲线简化Douglas-Peucke算法(简称DP算法)提取光谱曲线的形态特征,利用“提取特征”的思想,提出了基于DP算法的光谱曲线和影像检索(简称DPSR)方法,将光谱形态特征应用于影像检索当中。DPSR利用光谱曲线上的特征点,减小了计算量,实现了有效地匹配和检索,适合高光谱遥感影像的光谱检索。文章选择了OMISI高光谱数据的四种易混分地类进行了相似性度量的对比实验。通过与常规的分析方法光谱角匹配(SAM)、光谱信息散度(SID)的对比可以看到,DPSR在较少计算量的情况下能保持较高的计算精度,提供了一种新的影像光谱高效检索方法。此外,文章还提出了尚待进一步研究的问题。     

Improvement for optical mechanics method of coherent gradient sensing

Coherent gradient sensing (CGS) is double grating lateral-shearing interferometric technique with the simplicity of the optical set-up, non-contact, real-time, full-field optical information and variable resolution, which has shown many applications in the study of quasi-static as well as dynamic crack-tip field in both homogeneous and composite materials. It can be used both in a reflection mode (for opaque materials) and in a transmission mode (for transparent materials). The accuracy of the fringe order in the CGS interference image will deeply influence the precision of experimental study. Because of the difference in the optical principle from other optical methods, the fringe order of CGS cannot be obtained through the phase-shift technology. In this paper, a kind of modified CGS method is introduced and analyzed, which can accurately obtain the fringe order of random position in the CGS interference image. This method does not need additional optical set-up and complicated image processing techniques, but only needs several (greater than two) CGS interference images under different loadings. Static fracture experiments show that this method can evidently improve the precision of the CGS method.     

基于等角度与等时间采样技术扫描成像系统

为满足扫描成像系统对图象配准精度,从理论上分析了在等时间采样方式下,遥感仪器对扫描系统速度稳定度的要求.探讨了等角度这一新型采样方式应用于未来遥感仪器的可行性.并将这两种采样方式成功应用于自行研制的短波红外成像仪.扫描图象表明等角度采样可以避免等时采样所产生的图象畸变.     

测量光学玻璃电流传感头线性双折射的新方法

线性双折射是光学(含光纤)电流传感头的重要光学参量之一,会明显影响光学电流传感器的性能,因此测量光学传感头内线性双折射的大小对于提高光学电流传感器的性能有重要意义.本文报道了一种测量光学玻璃电流传感头线性双折射的新方法,以琼斯矩阵为数学工具给出了对该方法的理论分析及测量不确定度分析,并用实验方法给出了应用实例.此方法的主要优点是弥补了以前报道过的两种测量方法暴露出的无法唯一地确定光学玻璃电流传感头线性双折射的大小,或虽然能测定双折射大小,但测量不确定度较大的不足.实验结果表明:本方法可明显地提高测量准确度.     

面向对象的高分辨率遥感影像分割精度评价方法

在参考监督评价法原理的基础上,提出了三个高分辨率遥感影像分割精度评价指标:准确度、查全率和相对相似性,并以此为基础提出了遥感影像分割精度的评价方法。针对监督评价法的参考对象匹配问题,提出了一种双向局部最优对象匹配方法。同时,通过安徽省淮南市高分一号遥感影像分割结果的精度评价,进行了实验验证。结果表明:该评价指标能够较好地反映分割结果的优劣,符合地物对象分割的真实分布;还可为遥感影像分割算法的参数设置和多尺度分割的最优尺度选择提供依据。     

Image displacement sensing (NDSE) for achieving overlay alignment

In this paper we discuss the application of NDSE [1] (Hewlett Packards nanoscale displacement sensing and estimation technology) as an overlay metrology tool. We describe a method where nanoscale displacement sensing forms the basis of a precision alignment measurement. We will then provide a review of experiments performed to assess the accuracy of one particular NDSE algorithm, tracking silicon targets as they translate on a piezoelectric stage under an optical microscope. We conclude by describing upcoming experiments which will incorporate NDSE as an alignment sensor in a nanoimprint lithography application.Current methods of overlay metrology and many methods of displacement metrology require precise alignment targets, such as symmetric geometric figures or extremely high-Q diffraction gratings. Such patterns are expensive to produce and/difficult to fabricate consistently. On the other hand, NDSE provides displacement sensing by tracking totally arbitrary patterns. As long as the patterns remain fixed, NDSE can provide extraordinary precision. We extend this advantage into a method for alignment sensing, which retains displacement sensing as the key underlying measurement. Hence, as with displacement sensing, the alignment targets need not be held to any absolute standard, pattern asymmetries caused by process variations are not an issue, and precision gratings are not required. PACS 06.30.Bp; 06.60.Sx; 81.16.-c; 81.16.Nd     

基于非采样Contourlet变换高分辨率遥感图像配准

为了提高高分辨率遥感图像配准的精确度,将非采样Contourlet变换应用于高分辨率遥感图像配准算法中.首先对高分辨率遥感图像进行非采样Contourlet变换.利用非采样Contourlet变换的平移不变性在变换域提取图像的边缘并选择合适的阈值准确地得到图像的边缘特征点.然后利用归一化互相关匹配法和概率支撑法对特征点进行匹配.最后通过三角形局部变换映射甬数实现图像配准.实验结果表明,该方法更能准确地提取高分辨率遥感图像的特征点,大大提高了正确匹配的概率,与基于小波方法的图像配准效果相比有更高的准确性和稳健性.