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激光远距离无线传能系统效率的分析与提高方法
1
作者 李密 齐予 +3 位作者 易亨瑜 尚建力 黄吉金 匡艳 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期59-66,共8页
激光具有亮度极高、方向性好的特殊优势,因此有可能被用于远距离无线传能、发挥特殊的作用。为了延长高空无人机的飞行时间,使用激光对高空无人机进行无线传能是一种理论上可行的方法。通过对激光无线传能技术的现状进行调研,发现目前... 激光具有亮度极高、方向性好的特殊优势,因此有可能被用于远距离无线传能、发挥特殊的作用。为了延长高空无人机的飞行时间,使用激光对高空无人机进行无线传能是一种理论上可行的方法。通过对激光无线传能技术的现状进行调研,发现目前激光无线传能的距离不够远、传输功率和传输效率均不高。为解决这些问题,首次提出了以掺Yb光纤激光器为光源、InGaAs光伏电池为光电转换模块,同时使用激光中继技术以实现激光远距离无线传能的技术路线。根据激光无线传能的工作流程,调研了激光产生、传输、接收和光电转换等流程的效率,在忽略天气状况、跟踪瞄准误差和激光强度不均匀等因素的前提下推算出使用激光对相距60 km的高空无人机进行无线传能的系统效率(电-激光-电的转换效率)可达11%~14%。目前,尚未发现有对激光远距离无线传能的系统效率进行定量计算的公开文献。同时,对提高激光远距离无线传能系统效率的技术途径进行了初步的探讨,为未来开展高功率激光远距离无线传能技术研究和设计激光无线传能系统提供了参考。 展开更多
关键词 激光器 无线能量传输 光伏电池 光电转换效率 激光中继技术 系统效率
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原初引力波望远镜环境保护罩高度轴系结构方案及控制策略
2
作者 乐中宇 蒋粲奕 +3 位作者 徐进 邓壮壮 郑波 陈亮 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期187-198,共12页
阿里原初引力波项目为保护望远镜提出了独特的环境保护罩方案,该研究针对该方案的高度轴系结构及控制策略展开。首先,根据望远镜运行模式对高度轴系进行运动及结构方案设计,建立系统的接触和摩擦模型,并进行动力学仿真。基于仿真结果提... 阿里原初引力波项目为保护望远镜提出了独特的环境保护罩方案,该研究针对该方案的高度轴系结构及控制策略展开。首先,根据望远镜运行模式对高度轴系进行运动及结构方案设计,建立系统的接触和摩擦模型,并进行动力学仿真。基于仿真结果提出基于目标位置的力矩补偿双电机控制策略,并为主动电机设计了基于SAPSO-BP策略的PID控制器。控制系统仿真结果表明,基于SAPSOBP的PID控制器在1°/s阶跃信号下,相对于调节时间相同的PSO-BP策略超调量减少了6%,且在一定扰动下能够更好地抑制峰值误差。通过对高度轴系统验证,该控制策略在1°/s及2°/s阶跃信号、梯形信号以及正弦信号下表现出了良好的跟随性能,并可以实现主从电机的协调分配与稳定运行,其速度跟踪误差均满足设计要求。 展开更多
关键词 环境保护罩高度轴系 多体动力学 双电机控制策略 BP-PID控制器 SAPSO优化算法
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布里渊相移-增益比分布式光纤传感研究进展(特邀)
3
作者 李宗雷 何海军 +3 位作者 周银 邹喜华 潘炜 闫连山 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期49-63,共15页
布里渊光纤传感器利用布里渊频移与光纤的温度及应变之间的线性关系实现分布式温度及应变传感。布里渊相移-增益比技术通过布里渊频移与布里渊相移-增益比之间的线性关系直接映射布里渊频移,相比于常规的扫频拟合方法可大幅度降低扫频... 布里渊光纤传感器利用布里渊频移与光纤的温度及应变之间的线性关系实现分布式温度及应变传感。布里渊相移-增益比技术通过布里渊频移与布里渊相移-增益比之间的线性关系直接映射布里渊频移,相比于常规的扫频拟合方法可大幅度降低扫频次数和原始数据量,进而提升传感器实时性。布里渊相移-增益比技术的实施需要借助相干探测技术同时获得布里渊增益和相移,更高的增益及相移测量精度可以获得更高的传感精度。首先,回顾了过去十余年相干探测技术在实现高精度布里渊增益及相移测量方面的进展,包括光纤群速度色散抑制、光纤群时延波动消除、以及信号源幅度和相位噪声消除等。进一步,阐述了布里渊相移-增益比技术的主要优势,这些技术优势不仅提升了布里渊光纤传感的精度及可靠性,还大幅提升了测量速度。基于这些进展,布里渊相移-增益比技术为大型基础设施温度、应力应变的高精度实时监测提供了新途径,有望推动布里渊分布式光纤传感技术在各领域的实际应用。 展开更多
关键词 布里渊分布式光纤传感 布里渊相移-增益比 边沿辅助技术 相干探测
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航空高光谱图像的湖泊富营养化评价方法
4
作者 黄岩 方彦奇 +5 位作者 徐明钻 石剑龙 杨奎 祁超 梁森 季岩 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期84-91,共8页
针对目前湖泊水体富营养化评价中水质参数定量反演困难、数据多以地面或低空间分辨率数据为主的现状,采用0.5 m空间分辨率的航空高光谱遥感数据,结合地面实测数据开展水质参数定量反演研究,并基于反演结果进行湖泊水体富营养化评价。首... 针对目前湖泊水体富营养化评价中水质参数定量反演困难、数据多以地面或低空间分辨率数据为主的现状,采用0.5 m空间分辨率的航空高光谱遥感数据,结合地面实测数据开展水质参数定量反演研究,并基于反演结果进行湖泊水体富营养化评价。首先,对预处理后的水体表面离水反射率进行4种数学变换并与水质参数进行相关性分析,选择相关性较高的一阶微分,使用竞争性自适应重加权算法进行特征提取。然后采用基于量子粒子群(QPSO)参数优化的最小二乘支持向量回归(LSSVR)算法进行水质参数反演模型的构建,使用决定系数(R^(2))和均方根误差评价模型精度,并进行对比分析。最后进行综合营养状态指数计算,与实测值进行比较分析,并基于航空高光谱数据开展研究区湖泊水体富营养化评价。结果表明:1)基于QPSO-LSSVR方法的水质参数反演模型精度最高(R^(2)>0.8);2)综合营养指数结果准确,反演值与实测值的平均相对误差为0.91%,均方根误差为0.50;3)研究区水体富营养化评价结果空间分辨率高,能从面上精确、细致地反应湖水营养状态分布情况。该方法实现了水体富营养化的高精度快速评价。 展开更多
关键词 航空高光谱图像 湖泊富营养化 最小二乘支持向量回归 综合营养状态指数法
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大口径空间光学遥感相机竖直装调技术(特邀)
5
作者 岳丽清 李斌 +4 位作者 李重阳 武文晋 刘君航 张超 姚立强 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期147-153,I0001,共8页
随着国际遥感技术的发展,我国空间遥感相机的有效口径逐渐增大,相机的产能要求日渐提升,与之对应的相机装调模式与工艺方法也需不断革新。由于大口径相机在光轴水平状态下的重力形变量过大,此因素的影响不可忽略,提出一种相机光轴竖直... 随着国际遥感技术的发展,我国空间遥感相机的有效口径逐渐增大,相机的产能要求日渐提升,与之对应的相机装调模式与工艺方法也需不断革新。由于大口径相机在光轴水平状态下的重力形变量过大,此因素的影响不可忽略,提出一种相机光轴竖直装调技术路线,突破了大口径反射镜的精确装配定位、重力误差剔除、光轴竖直状态下相机光轴基准引出等一系列技术难题,在保证相机装调精度的同时,提升了装调效率。此外,介绍了智能化装调单元。实践表明,采用该链路的相关技术可提升系统预装配精度,缩短研制周期,解决相机竖直状态下光轴基准检测困难和相机装调结果天地一致难以保证的问题。 展开更多
关键词 遥感相机 光学装调 重力误差 竖直装调
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宽谱红外/太赫兹量子棘轮探测器研究进展(内封面文章·特邀)
6
作者 楚卫东 白鹏 +4 位作者 杨宁 王屹 韩尚杰 王迎新 赵自然 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期12-25,共14页
近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等... 近年来,红外/太赫兹探测技术取得了卓越的进步,聚焦于当前主流的红外及太赫兹探测器就其优点和缺点进行相应评述。为满足现在科技水平所需的高速探测光子型红外/太赫兹探测器取得了广泛地关注和研究,但其工作温度低、响应光谱范围窄等缺点限制了其应用的场景。就工作原理、工作模式、研究进展、能带工程等方面介绍GaAs基经典红外/太赫兹光子型探测器并进行评述。在此基础上,详细介绍文中提出的量子棘轮红外探测器(QRIP)的研究进展,从QRIP器件的工作原理、器件结构等方面阐述了其优势及可行性。通过研究QRIP不同的杂质类型、掺杂浓度、生长工艺、能带结构等条件以研究其工作机理及量子特性,列出了不同结构QRIP器件实验结果并进行了分析。棘轮结构在无外加电场下能够对红外能量进行探测,同时在特定的偏压下能够实现光谱可调的性质以实现宽谱的探测。进一步地,将QRIP集成LED制备出量子棘轮上转换器件,其能够实现4~200 THz的超宽谱探测,同时量子棘轮上转换探测器在25 K时响应率可以达到0.4 A/W。该研究表明了量子棘轮探测器能够有效提升器件的工作温度、响应光谱范围,为高工作温度红外/太赫兹光子型探测器实现提供了新思路。 展开更多
关键词 红外/太赫兹探测器 宽谱探测器 高温太赫兹探测 量子棘轮
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旋转式斯特林制冷机单一失效机理的试验方法及寿命预测初探
7
作者 李海英 张凯 +3 位作者 查云 江重桦 环健 赵文丽 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期131-136,共6页
旋转式斯特林制冷机作为红外热成像系统的重要组成部分,贮存多年以后其剩余寿命的准确预测对于确保系统的可靠性至关重要。文中基于对斯特林制冷机贮存失效机理的分析,综合考虑制冷机的工作环境、运行状态等因素,提出了分别对应工质污... 旋转式斯特林制冷机作为红外热成像系统的重要组成部分,贮存多年以后其剩余寿命的准确预测对于确保系统的可靠性至关重要。文中基于对斯特林制冷机贮存失效机理的分析,综合考虑制冷机的工作环境、运行状态等因素,提出了分别对应工质污染和工质泄漏失效机理下的加速试验,对使用年限超过十年的样本开展了高温贮存试验和温度循环试验,给出了单一失效机理下的贮存寿命预计模型,深入分析了失效样品的失效原因,并对后续如何开展工作给出了方向。 展开更多
关键词 旋转式斯特林制冷机 工质污染 工作泄漏 加速试验 预计模型
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“高光谱技术及其应用”专栏序言
8
作者 何志平 郝小鹏 +1 位作者 于磊 杨原牧 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期I0001-I0002,共2页
高光谱技术凭借其丰富的光谱信息获取能力,在遥感、环境监测、资源勘探、生物医学、公安司法等多个领域发挥着重要作用。近年来,随着高光谱成像设备、光谱探测方法及智能计算技术的快速发展,该领域的研究不断拓展至更高分辨率、更广光... 高光谱技术凭借其丰富的光谱信息获取能力,在遥感、环境监测、资源勘探、生物医学、公安司法等多个领域发挥着重要作用。近年来,随着高光谱成像设备、光谱探测方法及智能计算技术的快速发展,该领域的研究不断拓展至更高分辨率、更广光谱范围、更复杂环境适应性的方向,为精准感知、智能分析和高效应用提供了有力支撑。高光谱图像处理技术可实现多光谱与高光谱数据的融合、复杂场景下的光谱解混及图像增强,提高信息提取的精度和稳定性。在光谱探测与成像系统方面,高衍射效率棱镜光栅、数字微镜阵列光场调控、片上集成光谱检测、大视场宽谱段成像等技术的创新发展,推动了高光谱仪器向高灵敏度、紧凑化和智能化方向演进。此外,高光谱技术在环境监测、公安刑侦、食品安全等领域的应用也得到了进一步拓展,有力赋能新一代光谱分析与感知系统。 展开更多
关键词 生物医学 环境监测 智能计算技术 遥感
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基于自编码的高光谱遥感解混技术研究综述(内封面文章·特邀)
9
作者 秦凯 郝予希 +4 位作者 赵英俊 崔鑫 杨越超 朱玲 田青林 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期20-37,共18页
高光谱解混技术通过将混合像元分解为端元及其对应丰度,实现亚像元级地物信息精准提取,是高光谱遥感分析领域的关键技术。基于自编码器的解混方法因其特征提取与数据重建等优势,成为近年研究焦点。文中从模型架构演进和与物理模型融合... 高光谱解混技术通过将混合像元分解为端元及其对应丰度,实现亚像元级地物信息精准提取,是高光谱遥感分析领域的关键技术。基于自编码器的解混方法因其特征提取与数据重建等优势,成为近年研究焦点。文中从模型架构演进和与物理模型融合两个方面,系统梳理了该技术的发展脉络,揭示其创新路径与演进趋势。首先,通过三阶段框架说明技术进展:基础自编码网络验证了解混理论与深度学习的初步适配性;集成卷积、循环及Transformer模块的复合架构强化了光谱-空间联合建模能力;神经架构搜索与即插即用机制则推动动态优化自适应网络的形成。其次,物理模型与数据驱动方法的融合呈现递进特征:早期研究通过非负性、丰度和为一等约束条件建立物理联系,而当前方法通过将物理模型嵌入网络层或损失函数,实现物理机理与特征学习的深度耦合。最后,未来研究将聚焦于构建"物理可解释-数据自适应"混合智能模型,重点突破先进模型创新、物理模型深度融合、复杂场景适应性、计算效率优化等关键技术,有望将应用边界拓展至医学影像分析、农产品品质检测等新兴领域,为高光谱解混技术体系发展提供理论支撑和应用指引。 展开更多
关键词 高光谱 混合像元分解 深度学习 自编码 物理模型
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超快激光3D打印无机材料技术及应用(特邀)
10
作者 廖常锐 方浩锐 +3 位作者 朱德志 何智明 陈文涛 王义平 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期64-85,共22页
无机材料因其卓越的机械性能、化学稳定性和耐高温特性,广泛应用于航空航天、电子设备、光学器件等领域。然而,传统无机材料制造方法因工艺复杂、精度不足等限制难以满足高性能器件需求,而飞秒激光三维(3D)打印技术凭借其适用多种材料... 无机材料因其卓越的机械性能、化学稳定性和耐高温特性,广泛应用于航空航天、电子设备、光学器件等领域。然而,传统无机材料制造方法因工艺复杂、精度不足等限制难以满足高性能器件需求,而飞秒激光三维(3D)打印技术凭借其适用多种材料的能力和出色的空间分辨率,为无机微纳结构制造开辟了新路径。近年来,基于无机材料的飞秒激光3 D打印技术取得了重要进展,涵盖有机-无机复合材料和纯无机材料两大工艺。复合材料打印通过将无机成分掺入有机树脂光刻胶,结合双光子聚合技术(TPP)制备高性能结构;纯无机材料打印则直接利用无机前驱体或纳米颗粒,通过激光诱导反应构建无机结构。相比传统工艺,该技术在光学微器件、微机电系统(MEMS)及生命科学等领域展现出显著优势。然而,其在材料选择、加工效率和结构稳定性方面仍面临挑战。本报告系统总结了飞秒激光3D打印无机材料的工艺与应用进展,并深入探讨了其技术瓶颈及解决方案。未来,随着新型光敏材料、共混技术和激光打印方法的发展,该技术有望实现更高效、更精确的微纳制造,并在复杂光纤系统、微纳光子学及生命科学等领域展现更广阔的应用前景。 展开更多
关键词 飞秒激光3D打印 无机材料 光学器件 MEMS传感 生命科学
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表面等离子体共振成像研究进展(特邀)
11
作者 王琦 张滇澐 +2 位作者 张丽超 祁志美 赵勇 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期157-174,共18页
表面等离子体共振成像(Surface Plasmon Resonance Imaging,SPRI)技术作为一种免标记、高灵敏度的生物传感技术,因其在实时监测和分析生物分子相互作用方面的能力而受到广泛关注。SPR I技术通过检测生物传感芯片上配位体与分析物之间的... 表面等离子体共振成像(Surface Plasmon Resonance Imaging,SPRI)技术作为一种免标记、高灵敏度的生物传感技术,因其在实时监测和分析生物分子相互作用方面的能力而受到广泛关注。SPR I技术通过检测生物传感芯片上配位体与分析物之间的相互作用情况,进而探测物质的性质和结构。介绍了SPRI的基本原理,包括表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)和SPRI的详细机制。SPR现象是由于光波与金属表面自由电子相互作用而产生的,当光波与表面等离子体发生共振时,反射光强度会大幅度地减弱,这一现象可以用来监测生物分子间的相互作用。SPRI技术则是将SPR技术与成像技术结合,通过监测生物芯片表面的折射率变化来实时检测分子相互作用,确定分析物浓度和相互作用的亲和力,随后深入剖析了近年来在成像技术方面所取得的显著进步与革新,这些进步不仅提升了成像的分辨率与精确度,还极大地拓展了SPRI技术的应用范围。此外,还探讨了SPR I在生物传感领域的应用,包括细胞研究、生物标志物检测和细菌和病毒检测等方面。最后,对SPR I技术的未来发展趋势进行了展望,预计随着技术的进步,SPR I技术在检测灵敏度、成像速度和便携性等方面将得到显著提升。 展开更多
关键词 表面等离子体共振成像 棱镜耦合 非棱镜耦合 成像技术提升 生物传感
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非均匀温度场下航空工装基准点热偏移预测与补偿技术研究(特邀)
12
作者 张洋 宿一品 +4 位作者 逯永康 李俊卿 陈启航 闫瑞帝 刘巍 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期114-129,I0001,共17页
非均匀温度场引起的基准点热偏移是航空工装测量坐标系与整机全局坐标系配准精度下降的重要因素之一。为此,文中提出了一种融合虚拟测点动态优化与温度场精确重建的基准点热偏移预测与配准补偿方法。首先,采用了基于高斯过程回归的全域... 非均匀温度场引起的基准点热偏移是航空工装测量坐标系与整机全局坐标系配准精度下降的重要因素之一。为此,文中提出了一种融合虚拟测点动态优化与温度场精确重建的基准点热偏移预测与配准补偿方法。首先,采用了基于高斯过程回归的全域温度场重建算法(GPR-GTFR),准确表征复杂非均匀温度场的空间分布特性。其次,建立基于有限元法的基准点热偏移计算模型,定量分析温度场作用下基准点的热偏移量。同时,针对稀疏测点分布导致的温度场建模精度不足及模型简化引起的预测误差,提出了虚拟测点动态优化策略,并采用改进的自适应动态局部搜索土拨鼠优化算法(ADLSPDO)进行求解,以提升基准点热偏移预测精度。最后,利用预测结果修正基准点标称位置,降低工装测量坐标系与整机全局坐标系间的配准误差。实验表明,该方法在X、Y和Z方向上补偿后的均方根误差(RMSE)较补偿前分别降低84.5%、77.9%和78.8%,显著提高了配准精度。研究成果对非均匀温度场下航空工装基准点精度保持及大尺寸测量中因基准点热偏移引起的配准误差补偿具有重要参考价值。 展开更多
关键词 航空工装 非均匀温度场重建 基准点热偏移预测 配准误差补偿 大尺寸测量
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多尺度特征提取与融合的红外图像增强算法
13
作者 李牧 张一朗 柯熙政 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期240-253,共14页
针对传统的特征融合算法多从单一的尺度上抽取图像的特征,并且在红外图像亮度增强过程中可能导致局部特征信息的丢失与退化而引起红外图像细节分辨率不高的问题,提出了多尺度特征提取与融合的红外图像增强算法,主要由多尺度自适应特征... 针对传统的特征融合算法多从单一的尺度上抽取图像的特征,并且在红外图像亮度增强过程中可能导致局部特征信息的丢失与退化而引起红外图像细节分辨率不高的问题,提出了多尺度特征提取与融合的红外图像增强算法,主要由多尺度自适应特征提取模块、亮度增强迭代函数以及特征融合和图像重建模块构成。首先,提出的多尺度自适应特征提取融合模块保存和融合了来自不同卷积层特征的多尺度信息;然后,改进的亮度增强迭代函数使用了融合特征作为逐像素参数,用于红外图像亮度增强;最后,通过提出的特征融合和图像重建模块,增强了特征在网络中的传播能力,并保持了局部信息的完整性。实验结果表明:多尺度特征提取与融合的红外图像增强算法与其它表现较好的网络相比,峰值信噪比、余弦相似度以及信息熵分别提高了3.7%、1.3%、1.6%。且在测试数据集上根据引用的火灾隐患检测算法判断是否存在火灾隐患进行早期火灾检测,其准确率为97.86%,说明了提出的多尺度特征提取与融合的红外图像增强算法的有效性与可行性。 展开更多
关键词 红外图像 图像增强 深度学习 特征融合 注意力机制
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基于改进浣熊优化算法的光电稳定平台改进自抗扰控制
14
作者 冯建鑫 朱振凯 +1 位作者 龚柏春 胥彪 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期238-247,共10页
针对在不确定性扰动下光电稳定平台高精度控制问题,使用改进自抗扰控制器对系统进行控制。对扩张状态观测器中fal函数进行改进得到MIAfal函数。首先,将稳定平台速度输出变化和速度输出误差信号加入fal函数,根据扰动和误差大小调整增益,... 针对在不确定性扰动下光电稳定平台高精度控制问题,使用改进自抗扰控制器对系统进行控制。对扩张状态观测器中fal函数进行改进得到MIAfal函数。首先,将稳定平台速度输出变化和速度输出误差信号加入fal函数,根据扰动和误差大小调整增益,不增加输出抖振的同时增强了系统抗扰能力;另外,针对不同系统对非线性函数特性要求各不相同,难以用单一特定函数满足系统需求的问题,使用多项式拟合fal函数,保证函数光滑性的同时,调整多项式系数即可满足不同观测器的非线性需求,提升稳定平台抗扰性能。针对改进后fal函数参数较多难以调试的问题,引入并改进浣熊优化算法,分别利用佳点集和Logistic映射优化种群初始化分布和全局寻优。测试函数表明改进后的优化算法收敛速度更快,寻优精度更高。仿真结果表明,在正弦信号输入下,MIAfal函数相较于fal函数对扰动带来的误差和抖振均有所降低。实验结果表明,在不同频率和幅值的正弦扰动下,MIAfal函数相较于fal函数对扰动带来的误差影响可以减少29.6%41.2%。 展开更多
关键词 光电稳定平台 自抗扰控制器 fal函数 参数整定 群智能优化算法
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油气泄漏红外光谱成像探测组件研发
15
作者 张云昊 杨云朋 +4 位作者 孙秉才 刘鑫 姜洪妍 赵帅 吴斌 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期157-168,共12页
石油化工行业是经济增长的关键,因石油气具有无色无味的特点,发生微量泄漏时不易被工作人员察觉,对环境和公共安全构成严重威胁。近年来,石化企业针对石油气泄漏进行检测和定位的需求日益增大。相比于传统检测方法,红外光谱成像技术因... 石油化工行业是经济增长的关键,因石油气具有无色无味的特点,发生微量泄漏时不易被工作人员察觉,对环境和公共安全构成严重威胁。近年来,石化企业针对石油气泄漏进行检测和定位的需求日益增大。相比于传统检测方法,红外光谱成像技术因其大范围、远距离、快速定位泄漏源、动态直观等优势,受到广泛关注。文中介绍了一种基于红外光谱成像技术的油气泄漏探测组件,该组件结合了红外光谱图像技术的优势,通过攻关宽自由谱宽范围窄带高消光比滤波技术、高精度指数光刻与刻蚀等关键技术,完成覆盖长波红外谱段的多通道带通滤波器设计;结合油气泄漏检测应用场景,完成图像传感器的选型及器件耦合,最终研制出一套针对油气泄漏检测的红外光谱成像探测组件。经测试,其谱段数多于10个谱段,谱段范围覆盖8~12μm,光谱分辨率优于0.5μm。使用该成像组件对油气主要成分空间分布进行实时检测,系统理论检测极限浓度达到5.4%,为研发适用于企业现场的油气类危险化学品泄漏光谱监测技术及装备提供了有力支撑。 展开更多
关键词 气体泄漏 油气检测 长波红外 宽谱段 光谱成像
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大口径离轴三反红外相机调焦次镜中心支撑结构设计和试验
16
作者 王成彬 胡亭亮 +1 位作者 丛海佳 袁海涛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期178-186,共9页
离轴三反光学系统以其优化变量多、视场大、无遮挡等优点广泛应用于空间红外相机。空间红外相机经历严酷的发射力学和复杂的空间热环境,在此环境作用下红外相机极易产生离焦现象,导致成像质量下降。从离轴三反红外相机各调焦对象的实现... 离轴三反光学系统以其优化变量多、视场大、无遮挡等优点广泛应用于空间红外相机。空间红外相机经历严酷的发射力学和复杂的空间热环境,在此环境作用下红外相机极易产生离焦现象,导致成像质量下降。从离轴三反红外相机各调焦对象的实现难易度出发,提出以次镜为调焦对象的调焦方法。针对调焦次镜的特殊应用场景,为降低调焦机构负载、降低力学响应,提出一种以碳化硅为次镜材料,采用硅橡胶粘接、紧凑、轻质、低装配应力的次镜中心支撑的方案。建立了调焦次镜参数化模型和优化函数,完成了次镜结构的设计,仿真分析在重力作用下面形精度RMS最大为2.9 nm,20℃基准温度为±10℃,面形精度RMS为4.1 nm。完成次镜加工后,进行了次镜胶结、装配。装配前后,次镜面形精度未发生变化。经过次镜调焦机构组件的力学试验,次镜面形RMS变化0.001λ(λ=632 nm)。次镜保持了良好的面形精度,验证了大口径离轴三反调焦次镜设计方案的工程可行性和可靠性。 展开更多
关键词 结构设计 离轴三反光学系统 调焦机构 碳化硅 次镜中心支撑
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基于偏振光谱图像的融合去雾方法(特邀)
17
作者 张颖 王兴 +6 位作者 张思维 窦松然 刘鑫 金颂雨 李汝传 罗立一 徐希海 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第5期56-67,共12页
在雾、霾天气下,近地遥感中大气气溶胶粒子的散射会导致图像质量下降。因此,如何有效去除雾霾的影响,提高图像质量一直是研究的热点问题。基于目标反射或散射的光具有不同的偏振特性,且其穿透雾霾粒子的能力与波长有关的特点,提出了一... 在雾、霾天气下,近地遥感中大气气溶胶粒子的散射会导致图像质量下降。因此,如何有效去除雾霾的影响,提高图像质量一直是研究的热点问题。基于目标反射或散射的光具有不同的偏振特性,且其穿透雾霾粒子的能力与波长有关的特点,提出了一种基于可见光和近红外偏振光谱图像的去雾方法。首先,利用改进的大气光偏振模型估算无穷远处的大气光光强值(A_(∞))和大气光的偏振度(p);然后,利用偏振去雾算法得到去雾后的可见光图像;其次,采用所提出的自适应检测和透射率图的融合方法,将去雾后的可见光图像与近红外偏振光谱图像进行融合。最后得到细节丰富的去雾图像。实验结果表明,该方法能显著提高去雾图像的细节恢复效果。此外,基于信息熵(IE)、结构相似指数(SSIM)、对比度(IC)、峰值信噪比(PSNR)等图像评价指标对去雾效果进行定量评价。总体来说,文中所提方法在各项指标上均表现优异,信息熵针对原始图像提升了约3.6%,对比度提升了约3.26倍,相比其他方法显示了较高的图像信息保留效果,证明了其在图像去雾方面的有效性和优越性。 展开更多
关键词 图像去雾 偏振光谱检测 可见光-近红外联合成像 图像融合
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人工智能定量相位成像:从物理到算法再到物理(内封面文章·特邀) 被引量：1
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作者 田璇 费舒全 +6 位作者 李润泽 彭彤 闵俊伟 王思颖 薛雨阁 柏晨 姚保利 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期191-215,共25页
定量相位成像具有无标记、无损伤、可实现三维测量的特点,已经在诸多领域得到应用。近年来,以深度学习为代表的人工智能技术已被证明在相位成像中非常有效。旨在对基于深度学习的人工智能定量相位成像研究进展进行介绍,在传统成像方法... 定量相位成像具有无标记、无损伤、可实现三维测量的特点,已经在诸多领域得到应用。近年来,以深度学习为代表的人工智能技术已被证明在相位成像中非常有效。旨在对基于深度学习的人工智能定量相位成像研究进展进行介绍,在传统成像方法简介的基础上,全面回顾现有基于深度学习的人工智能相位重建技术。就相位重建策略而言,除了单纯借助训练数据集的数据驱动模式外,还可以将深度神经网络与物理模型驱动结合进行相位重建,进而讨论了人工智能定量相位成像技术在生物医学和工业测量等领域的应用。探讨了当前基于深度学习的相位重建方法面临的挑战与未来研究的发展方向,总结了深度学习在定量相位成像领域的工作,并对如何更好地利用深度学习来提高定量相位成像的可靠性和效率提出了展望。 展开更多
关键词 计算光学 定量相位成像 深度学习 相位重建 人工智能成像
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高速飞行器级间分离流场红外辐射特性数值模拟
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作者 傅杨奥骁 丁明松 +4 位作者 刘庆宗 李鹏 董维中 高铁锁 江涛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期154-163,共10页
针对高速飞行器级间反喷分离对飞行器目标红外辐射特性的影响问题,基于谱带辐射模型,通过求解带化学反应源项的三维Navier-Stokes方程和辐射传输方程,对飞行器级间反喷分离流场及其红外辐射特性进行了数值模拟,分析了流场及飞行器壁面... 针对高速飞行器级间反喷分离对飞行器目标红外辐射特性的影响问题,基于谱带辐射模型,通过求解带化学反应源项的三维Navier-Stokes方程和辐射传输方程,对飞行器级间反喷分离流场及其红外辐射特性进行了数值模拟,分析了流场及飞行器壁面的红外辐射特性,研究了喷流燃气组分化学反应对飞行器目标红外特性的影响,获得了不同观测角度和波段下目标的红外辐射特性。研究表明:在文中的条件下,高速飞行器进行级间反喷分离时,流场与飞行器壁面红外辐射强度基本处于一个量级,流场的红外辐射主要由H_(2)O和CO_(2)组分贡献;飞行器进行级间反喷分离时,由喷流高温燃气引起的辐射增量十分显著,最大可使飞行器目标辐射强度增大数倍,在相同观测角度下,1~3μm波段的辐射强度最大;由于飞行速度很快,流场中的喷流燃气组分主要发生离解反应,考虑喷流燃气组分的化学反应后,流场红外辐射强度明显降低,最大可降低50%以上,这与低空状态下喷流燃气组分复燃反应导致辐射强度增大的现象不同。该研究结果可为飞行器探测识别提供参考。 展开更多
关键词 高速飞行器 级间分离 喷流干扰 化学反应 红外辐射 数值模拟
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蒸发因素对高密度焦平面铟凸点制备影响研究
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作者 宝鹏飞 朱宪亮 +4 位作者 于春蕾 杨波 邵秀梅 李雪 刘大福 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期137-145,共9页
高一致性、高深宽比凸点制备是高密度红外焦平面制造的关键技术之一。以10μm间距铟凸点阵列为研究对象,通过提取铟凸点高度、顶部直径、生长速率纵横比和铟膜粗糙度等参数,结合薄膜形核生长理论,深入分析热蒸发过程中关键因素对铟凸点... 高一致性、高深宽比凸点制备是高密度红外焦平面制造的关键技术之一。以10μm间距铟凸点阵列为研究对象,通过提取铟凸点高度、顶部直径、生长速率纵横比和铟膜粗糙度等参数,结合薄膜形核生长理论,深入分析热蒸发过程中关键因素对铟凸点生长的影响,为更小间距铟凸点制备提供理论与技术参考。实验结果表明,沉积速率和基底温度对铟凸点生长的影响具有两面性:一方面,高沉积速率和低基底温度会细化铟膜晶粒,有利于沉积高均匀性铟凸点阵列。基底温度下降了45 K,铟凸点高度非均匀性从15.4%降低到6.6%,铟凸点顶部直径范围差下降了0.9μm。沉积速率增加了21A/s后,铟凸点高度非均匀性从11.8%降低到6.6%,铟凸点顶部直径范围差下降了0.4μm。另一方面,高沉积速率下的动理学粗糙化影响比重增加,铟薄膜粗糙度随沉积速率变化趋缓。同时高沉积速率和低基底温度下的光刻孔缘铟向四周扩散的能力减弱,继续降温后铟层横向生长速率从3.4?/s升至4.1?/s,光刻孔加速闭合不利于高密度、高深宽比、高均匀性铟凸点的生长制备。 展开更多
关键词 红外焦平面 铟凸点 热蒸发 基底温度 沉积速率
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