基于PV-LED的公路隧道照明系统及控制方法研究

针对阳光输送机的可靠性差等问题,设计了一种具有自动组合功能的PV-LED隧道直接照明系统及控制方法;该系统充分利用了阴雨天散射的太阳光,使增强照明部分可根据隧道外太阳光强弱自动变化,有效回避了阳光输送机本身存在的因为天气阴、晴变化导致太阳光时有时无工作稳定性差的先天性缺陷;从理论和实践结合的基础上实现了隧道的基本照明和增强照明系统,为太阳能推广应用开辟了一条新道路。     

分光型太阳光光纤传输照明系统

针对太阳光光纤照明技术中的光污染、光纤老化、聚光区温度过高等问题,设计了一种分光型太阳光光纤传输系统。介绍了利用光的色散性进行光谱分光、变径光纤低温聚光、传输可见光及各项参数的确定方法。分析了影响系统光传导效率的各种因素及后续解决方法。实现了紫外光及红外光与可见光的分离,滤除了光污染,消除了塑料光纤在太阳光长期照射下容易老化的问题,有效地降低了聚光区温度,实现了低温聚光和波长范围在400~700nm的可见光绿色照明。     

基于变频器的太阳能自动跟踪装置的设计

为了充分利用太阳能,精确跟踪太阳光,节省跟踪过程中系统的用电量,提出了一种利用变频器控制异步电机进而对太阳光进行跟踪的方式。用实时时钟实现粗略判断,变频器根据感光装置感应的信号大小,改变频率及电压,进而改变电机转速,实现更精确的跟踪,节省了系统的用电量。避免了视日轨迹跟踪在阴雨天气浪费电能、以及跟踪精度的缺陷,而且有利于系统的稳定。     

光纤太阳光照明系统中聚光装置的设计

将太阳光经传能光纤传输到室内进行照明是太阳能利用的新发展,而将太阳光耦合到传能光纤中是这项技术的一个难点。在分析塑料光纤的特点和各种聚光技术的基础上,提出一种把太阳光耦合进传能光纤中进行传输的聚光装置。根据非球面透镜垂轴球差小的特点把太阳光会聚到很小的光点,再利用长度约为1/4节距的自聚焦透镜改变光线的数值孔径使其满足光纤的数值孔径,通过一个计算公式来计算最佳的自聚焦透镜长度,实现非球面透镜和自聚焦透镜的最佳组合,把太阳光以较高的耦合效率耦合进塑料光纤。最后在理论上验证了此装置的可行性。     

基于Linux的嵌入式实时视频跟踪系统

将ARM与DSP相结合,设计并实现了一套嵌入式实时视频传输跟踪系统;该系统以集成ARM和DSP双内核的OMAP3730作为核心处理器,首先通过ARM上搭载的Linux操作系统实现基于V4L2的图像采集功能,然后调用DSP完成H.264视频编码,压缩后的图像由基于实时流传输协议的流媒体服务器传输至远程计算机端解码并显示,最后利用camshift跟踪算法实现对运动目标物体的实时跟踪。该系统是小型无人机自主导航与控制的视觉导航以及以无人机为平台的运动目标检测的基础,有很好的应用前景。     

激光主动照明光学系统设计

为提高跟踪测量系统对暗弱目标的探测能力,设计一套自动化激光主动照明光学系统,对跟踪测量视场范围进行主动辅助照明。该系统在0.2~5 km距离处的照明直径均为10 m,计算出其在-20℃及+45℃的温度调焦量,照明仿真结果表明系统照明不均匀性15%。通过研究系统像差对照明均匀性的影响,以及对设计的调光组进行分析,得到调光组移动量与照明距离之间的理论关系,表明自动调节调光组位置即可实现不同照明距离处的均匀照明。设计和分析结果表明,该主动照明系统能够自动调节调光组位置,实现跟踪测量视场内的均匀照明,有利于跟踪测量系统对于暗弱目标的探测。     

基于TMS320C6678的高动态范围红外图像细节增强算法改进与实现

利用图像分层处理的细节增强基本框架,提出了一种基于引导滤波器的高动态范围红外图像显示与细节增强算法。该算法能有效将高动态范围红外图像映射到适合监视器显示的动态范围,且能有效调整图像对比度,增强图像细节,抑制背景噪声。相比较于其他同类算法,该算法计算量少,易于工程实现,且不会产生梯度翻转效应。并研究设计了基于TMS320C6678 DSP芯片的细节增强图像处理系统,实现了图像视频流的传输、处理等系列功能。实验结果表明了本算法的优势。     

基于TMS320C6678的高动态范围红外图像细节增强算法改进与实现

利用图像分层处理的细节增强基本框架,提出了一种基于引导滤波器的高动态范围红外图像显示与细节增强算法。该算法能有效将高动态范围红外图像映射到适合监视器显示的动态范围,且能有效调整图像对比度,增强图像细节,抑制背景噪声。相比较于其他同类算法,该算法计算量少,易于工程实现,且不会产生梯度翻转效应。并研究设计了基于TMS320C6678DSP芯片的细节增强图像处理系统,实现了图像视频流的传输、处理等系列功能。实验结果表明了本算法的优势。     

塑料光纤的研究与应用进展

塑料制成的光纤具有轻质、柔软、低成本等特点,可用于通信、图像传输、照明与装饰等领域,实现与其它光纤优势互补的各种功能.在通信领域,渐变折射率塑料光纤实现了10Gbps@100m的消费级传输速率和40Gbps的测试级传输速率;在图像传输领域,已有0.45mm直径@7400像素和1.5mm直径@13 000像素的传像束,以及分辨率高达256lp/mm的光纤面板产品;在塑料光纤激光器领域,有关增益介质、光纤长度、光纤结构等与激光器/放大器的特征性能间关系的理论与实验研究逐步深入;在装饰和照明领域,已有用塑料光纤开发的太阳光光纤照明、造型光纤照明、光纤毯治疗仪等装置.本文就塑料光纤在上述领域的最新研究和应用情况进行综述.     

纳米表面二维周期半圆凹槽增强硅薄膜太阳能电池光吸收

利用时域有限差分方法, 研究硅薄膜上下表面周期半圆凹槽结构对于太阳光吸收的增强效应. 研究发现这种结构可以实现太阳光宽波段的光吸收增强, 通过调节SiO₂表面减反层厚度和凹槽半径长度来实现薄膜太阳能电池最大的光吸收, 并实现了波长在300-1000 nm范围的太阳光吸收总能量比没有这种 结构下硅薄膜光吸收提高了约117%. 关键词： 硅薄膜 半圆凹槽 吸收增强     

Design of hemispherical cavities for LED-based illumination devices

We present the design procedure for an illumination system based on the association of several emitting diodes in optical cavities with a hemispherical shape. The main purpose of this illumination system is to provide high amounts of monochromatic light over small areas, thus making it adequate for testing radiation-sensing devices. A detailed methodology for the optimization of the optical system, by taking into account both the electro-optical properties of the emitting diodes and the geometry of the cavity, is described. The irradiance on the working plane is increased by using a pulsed current operation mode at low duty cycles for light emitting diodes. The performance of two illumination devices designed with this methodology has been tested through the measurement of some concentrator GaAs solar cells. Current densities up to 5 A/cm² have been obtained in these cells with a cavity based on infrared emitting diodes. PACS 42.15.Eq; 85.60.Bt; 85.60.Jb     

Performance of multi-junction cells due to illumination distribution across the cell surface

This paper addresses the influence of illumination distribution on the performance of a high concentration photovoltaic (HCPV) module. CPV systems comprise of optical elements as well as mechanical tracking to concentrate the solar flux onto the solar receiver as well as to keep the system on track with the sun. The performance of the subcells of the multi-junction concentrator cell depends on the optical alignment of the system. Raster scanning of the incident intensity in the optical plane of the receiver and corresponding I–V measurements were used to investigate the influence of illumination distribution on performance. The results show that the illumination distribution that differs between cells does affect the performance of the module. The performance of the subcells of the multi-junction concentrator cell also depends on the optical alignment of the system.     

近红外激光照明器均匀性评价技术研究

近红外激光照明是在低照度情况下,用近红外激光作为光源对远距离目标进行主动照明.由于激光的产生机制、匀光装置和照明器采用的光学系统公差、大气湍流等因素,近红外激光光束在目标面上的光强空间分布不均匀,对成像、观测准确度产生较大影响.本文提出采用近红外激光光强功率谱衡量照明近红外激光光强分布均匀性,即采用归一化后光强功率谱所围成的面积作为衡量近红外激光照明均匀性的参量.利用这种方法,对不同的近红外激光照明器,在相同的工作状态下的照明均匀性评估参量进行了研究,结果验证了采用归一化后光强功率谱所围成的面积作为评价参量的合理性.     

Design and analysis of miniature high-resolution omnidirectional gaze optical imaging system

A miniature high-resolution omnidirectional gaze optical imaging system comprising one optical low-pass filter and 5 lens elements with just one aspheric surface was successfully designed. The total tracking length of the system is 14.7 mm and fit on a 5MPx 2/3in CCD with 2448?×?2050 pixel of 3.45 μm for the full 360°?×?200° imaging. We introduced the difficulties in the design of ultrawide field of view system and proposed specific computations to overcome them by aberration theories, furthermore making a simulated analysis and performance evaluation using ZEMAX optical design software. The result shows that an admirable corrected field curvature along with a low F-theta distortion, and a perfect lateral and longitudinal color aberration correction were achieved; relative illumination of all field is over 68%; when the ambient temperature changes from ?40 to 70 ℃, the modulation transfer function performs in a steady range at 75 lp/mm; all of these will promote the wide-field lens application in medical, automotive, and stereo vision.     

电视跟踪测量设备光学系统参数的优化设计

光学系统参数对电视跟踪测量设备的综合性能起着决定性作用。光学参数的选取不仅要满足设备的技术指标要求，还要考虑生产加工和实际使用的需要。从分析像点位移引起测角误差与焦距的关系以及CCD靶面光照度与通光口径的关系着手，用满足信号检测的调制对比度作为判据，探讨光学参数优化设计的方法。     

基于DMD的大视场长出瞳距星模拟器光学系统设计

为满足高动态星模拟器的使用要求,设计了一套适用于DMD的投影光学系统和照明光学系统。投影系统采用二次成像方式,解决了大视场长出瞳距情况下长后工作距和系统像差校正难的问题,采用复眼透镜阵列设计了相应的照明系统,利用全反射棱镜实现照明系统和投影系统的同向排列。设计结果表明:系统出瞳为60 mm,视场为28.6°,畸变小于0.045%,80%的能量集中在直径为8 μm的圆内,照明系统的照明均匀度大于94%,满足设计指标要求,适用于大视场长出瞳距DMD型动态星模拟器的光学系统。     

Evaluation of polychromatic image quality of a birefringent lens by means of optical transfer function

Polychromatic or white-light optical transfer function (OTF) is put forward as a criterion to evaluate the performance of a uniaxial birefringent lens sandwiched between two linear polarizers. The optic axis of the birefringent crystal is perpendicular to the lens axis. The results show that the same system may be adapted for both enhanced resolution and apodization just by rotating any of the polarizers included in the system even under broadband illumination. The proposed system may also be exploited for image processing applications under polychromatic input illumination.     

基于激光主动探测的“猫眼效应”研究

 针对基于“猫眼效应”的激光主动探测技术在光电对抗中的广泛应用,建立了迎面观瞄光电装置光学系统反光指数数学模型,并结合探测组件建立了探测距离数学模型,模拟了反光指数与内部特性参数间的数值关系及探测距离与迎面观瞄光电装置主要参数间的数值关系。为了验证建立的数学模型的正确性,利用研制的激光主动探测装置,分别以2.5 mm、5.5 mm孔径角镜和25 mm、35 mm、56 mm孔径光电观瞄装置为目标,进行了最大探测距离模拟和验证实验,模拟值分别为1 290 m、1 656 m、866 m、1 919 m、1 226 m,实验值分别达到1 100 m、1 500 m、800 m、1 800 m、1 200 m。结果表明：最大探测距离模拟值和实验值有很好的一致性。