脉冲激光探测水下目标回波特性分析研究

海洋表层是水下生物以及水下目标的主要活动区域,对海洋表层中的目标进行高精度的探测是一个十分重要的课题。本文建立了半解析蒙特卡洛激光辐射传输仿真模型,能够对机载海洋雷达回波信号过程进行全链路仿真,并且讨论了不同形状(包括：平面形、圆锥形、球形和类球形)目标的最大回波辐射强度随着水下深度分布。基于此,本文分析了脉冲激光雷达回波过程中不同目标在相同场景下考虑的截止散射阶次对回波信号的能量占比贡献。最后,分别从脉冲激光回波半峰全宽(FHWM)以及海水后向散射信噪比(SNR)两个方面分析了不同形状的水下目标识别过程中海水的后向散射对脉冲激光回波的回波半宽增宽效应以及不同深度下的海水后向散射信噪比。     

脉冲相干激光雷达的散斑成像模型及其散斑噪声压缩

推导了脉冲相干激光雷达的散斑成像模型,证明了脉冲相干激光雷达图像中散斑噪声的乘法性质。根据其统计规律,提出一种新的用于散斑噪声压缩的并行加权均值多方向形态滤波算法。模拟结果表明此算法既有 地压缩了散斑噪声又保持了图像的几何结构,并且通过比较,证明其优于Safa的多方向形态滤波算法。     

基于运动胶质溶液的激光投影散斑抑制研究

激光散斑会严重影响图像的质量,降低图像的对比度和分辨率,为了抑制激光投影散斑,基于人眼视觉暂留特性和漫散射体散斑抑制原理,搭建了一套基于运动循环胶质溶液的散斑抑制装置,该装置体积小,并能有效抑制散斑,实现散斑对比度低于人眼观测阈值5%的抑制效果,光的透过率可达65%以上,同时该装置比起振动扩散器,在降低噪声及价格上具有明显的优势,具有一定的实用推广价值。     

旋转粗糙目标动态散斑统计特性研究

针对旋转目标视线角和角速度的特征识别问题,基于激光散射理论,分析了可见光波段激光中旋转对称目标动态特性,设计了多姿态旋转运动目标的时序散斑测量光路.研究结果表明:采用多幅图相关函数计算方法对时序图进行处理,得到了不同视线角和角速度的动态散斑归一化时间相关函数曲线.给出了目标范围为0.5r/min~6r/min角速度,范围为20°~90°视线角与时间统计特性的关系.     

激光电子散斑干涉测微小位移

介绍了利用激光电子散斑干涉测量微小位移的原理和方法，并对其测量范围和测量精度进行了分析，人出了具体的测量结果。     

利用动态散斑测量激光波长

设计了基于动态散斑测量激光波长的教学实验.应用旋转毛玻璃产生动态散斑,通过理论分析,确定成像系统中散斑对比度的影响参量,测得散斑对比度与毛玻璃转速的关系曲线,由曲线可得散斑对比度与毛玻璃旋转线速度的平方根呈反比关系;通过参量比对,利用曲线斜率平方与入射光波长的正比关系可测得待测激光器的输出波长.     

激光显示中散斑噪声的抑制

为了消弱散斑噪声,提出了最优化的斑纹减弱方法。给出采用最少数量的位相分布模式产生最大的斑纹减弱效果的位相型光学元件应满足的条件,证明了此位相分布格式可以由阿达姆矩阵的行或者列得到,并以绿光为例验证了所设计位相型衍射元件的斑纹减弱效果显著,采用衍射元件调制前后散斑对比度由8.4%减弱到2.7%。     

合成孔径激光成像雷达(Ⅵ):时空散斑效应和外差探测信噪比

研究了合成孔径激光成像雷达成像过程中激光散斑效应对于光学外差探测的影响,考虑了光学天线孔径对于散斑的审间平滑效应,特别是提出了时间变化的散斑统计特性并进行了数学分析,因为线性调频激光在一次激光曝光时间过程中激光散斑的花样是变化的.最终给出了考虑时空散斑效应的光子受限外差探测信噪比.     

散斑技术在激光寻的制导武器仿真系统中的应用

通过对激光寻的制导武器发展现状的分析,以激光半主动寻的制导炮弹为例,在总结实际工作经验的基础上,创新性地利用激光散斑技术理论就如何正确调校激光寻的制导武器仿真系统中的光学系统进行了研究和分析,从理论上实现了仿真与实际工作环境的一致性,并经过生产实践和实际靶试验证是完全可行的,具有一定的现实意义和参考价值。     

激光电子散斑于涉测微小位移

介绍了利用激光电子散班干涉测量微小位移的原理和方法，并对其测量范围和测量精度进行了分析，给出了具体的测量结果．     

合成孔径激光成像雷达散斑天线接收特性分析

合成孔径激光成像雷达(SAIL)时空散斑效应严重影响了成像质量。在时空散斑效应基础上,分析了合成孔径激光成像雷达中的散斑天线接收特性,建立了光学接收天线散斑孔径积分场的物理模型,模拟了目标分辨单元光学接收天线散斑孔径积分场距离向时间变化、方位向空间变化的二维分布。分析了不同接收天线散斑尺度比、不同天线积分起始位置对接收天线散斑孔径积分场的影响,并根据其统计性质得到散斑效应影响较小的接收天线尺寸和接收天线积分范围,为合理设计散斑效应较小的接收天线尺寸提供了参考,对进一步分析时空散斑效应如何影响SAIL目标成像有直接意义。     

频率域数字散斑相关方法的研究

提出一种利用二维快速傅里叶变换（ＦＦＴ）经频率域匹配滤波实现数字相关运算以提取散斑图携带位移信息的频率域数字散斑相关方法。该方法因采取快速傅里叶变换、散斑限幅、滤波器优化等措施而减弱了空间域相关方法中不利因素对相关波峰的影响,提出了相关点定位的时效性和精确性。     

脉冲激光探测平面目标特性对测距分布的影响

针对脉冲激光近程探测系统平面目标特性影响测距分布的问题,推导了平面目标脉冲响应方程和脉冲激光回波方程,分析了不同平面目标倾斜角、激光发射发散角和激光发射脉宽对激光回波展宽的影响.基于脉冲激光回波方程和恒阈值时刻鉴别方法,推导了平面目标的测距概率密度函数解析式,并理论仿真分析了不同平面目标倾斜角、激光发射功率、激光发射发散角及阈噪比对测距统计特性分布的影响.运用蒙特卡罗算法进行全波形模拟测距实验;搭建脉冲激光测距实验环境,进行20 m测距实验.实验结果表明:理论仿真、蒙特卡罗模拟实验与实际实验的测距概率密度分布基本一致,随着平面目标倾斜角的增大,测距均值和测距方差增大;当倾斜角度为0°,20°,40°,60°时,回波信噪比高于阈噪比,测距分布呈现高斯分布;当倾斜角度为70°时,回波信噪比低于阈噪比,分布不再呈现高斯分布,呈现上升沿缓下降沿陡的分布特性.研究结果为研究目标平面特性对脉冲激光探测测距分布的影响提供了理论依据.     

CCD损伤进程中光学成像系统激光 猫眼回波实验研究

建立了猫眼回波探测成像光学系统损伤程度的实验系统,得到激光损伤CCD时猫眼回波峰值功率随辐照时间的变化曲线,分析了回波峰值功率的变化机理,并据此建立回波峰值功率变化与CCD损伤程度之间的联系.研究表明,受CCD不同损伤区域的反射率及粗糙度差异的影响,猫眼回波峰值功率随CCD损伤程度的加深呈现先显著上升再迅速下降的变化规律,实际应用时可通过探测CCD猫眼回波强度的变化,再依据此规律来推断CCD各层结构的损伤状态.     

半导体激光器内自混合散斑干涉

在散斑和半导体激光器的自混合干涉理论的基础上,提出了基于法布里一珀罗腔的自混合散斑干涉模型,对粗糙表面产生的激光器内自混合散斑干涉效应(SMSI)进行了详细的理论研究和分析,得到了粗糙腔条件下的激光动力学的数值解。模拟产生了高斯相关随机表面及其在夫琅禾费面上产生的散斑场,以及该散斑场与相干光场叠加所形成的光场,分析了这些情况中光强的统计特征,与已知实验情况进行了对比,模拟结果与已知统计结果相同。给出了粗糙表面运动时激光器输出增益的变化及其概率密度分布。对由于照明宽度和外腔长度的变化而给粗糙表面运动时激光器输出增益变化带来的影响进行了分析。实验结果和模拟结果相符。     

焊缝缺陷的电子散斑现场检测技术研究

本文用电子散斑干涉及剪切电子散斑干涉技术(ESPI/SESPI)实现了薄壁旋转壳及球形压力容器焊缝缺陷的现场实时检测,给出了实际压力容器焊缝缺陷的无损检测结果与理论分析;将ESPI系统与旋转椭球曲面反射镜检测装置结合,获得了被测容器焊缝360°全方位准确成象及ESPI全场缺陷检测;通过预制缺陷的ESPI、SESPI无损检测与理论计算,完成了孔洞型缺陷与裂纹型缺陷的变形与梯度分析.     

多点协同动态散斑的统计特性

激光散斑被广泛应用于生物医学,成像探测以及无损检测等应用中,为了提升目标在环系统中基于散斑统计特性反馈远场激光聚焦光斑质量的评价效率和精度.提出了多通道协同探测的方法获得回波散斑信号的时间空间融合评价因子,并对散斑场统计理论、多点协同探测系统模型和散斑时间与空间频谱融合统计特性展开深入研究.首先,利用单点探测器探测动态...     

“猫眼”目标的激光主动探测距离分析

激光对光电传感器主动探测的基本原理是基于光学系统的"猫眼"效应的。最大探测距离是探测系统的重要参数之一。对影响探测距离的几个重要因素如激光发射束散角、CCD灵敏度、大气能见度等进行了分析,给出了最大探测距离的数学模型,并在此基础上运用MATLAB进行了模拟仿真。分析结果表明,最大探测距离随激光发射束散角的减小、CCD灵敏度的提高而增大,随大气能见度的增强而增大。     

合成孔径激光成像雷达散斑效应分辨单元成像研究

分析了合成孔径激光成像雷达(SAIL)受散斑效应影响的分辨单元成像过程并推导了含有散斑效应的二维数据收集方程。在此基础上通过数值模拟分析比较了不同接收天线尺寸、不同天线积分起点位置情况下散斑效应对成像所需的光电流交流项、距离向压缩和最终分辨单元成像结果的影响。结果表明散斑效应对分辨单元成像的影响主要体现在降低了分辨单元的图像强度,同时不同天线尺寸和天线积分位置对分辨单元的成像影响差异较大。分析结果可为今后SAIL散斑效应的抑制提供一定的参考。     

频闪剪切散斑干涉术的研究

提出了一种用于振动研究的方法——频闪剪切散斑干涉照相法。该方法由于采用了剪切镜,能得到较为精确的散斑剪切图,提高了测量的精度,是一种用于振动研究较为理想的散斑照相的新方法。讨论了频闪剪切散斑干涉术的基本原理,给出了频闪剪切散斑图的全场分析的平均光强分析的解析式,并给出了实验结果。理论和实验都表明频闪剪切散斑干涉照相法要优于时间平均剪切散斑干涉照相法。该方法在全场滤波分析时,能给出任一瞬时物体振动信息,得到清晰的、高衬比的全场干涉条纹图,是一种实用可行的方法。