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最新刊期
2012 年 第 11 期
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星载大气痕量气体差分吸收光谱仪杂散光抑制
摘要：考虑杂散光对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量精度的影响,设计了遮光罩和其他消杂光结构来抑制杂散光,并对杂散光进行了分析。利用TracePro软件分析了系统紫外通道1(240~315 nm)的杂散光水平,确定了杂散光传输的一次、二次散射路径。根据杂散光传输路径,计算了杂散光评价指标点源透射比(PST)曲线,结果显示杂散光抑制措施效果明显,PST小于3×10-5,中心视场杂散光照度水平为5.472×10-4,最终杂散光水平达到了设计指标要求。采用截止滤光片法测量了系统的杂散光水平,结果表明:中心视场杂散光比值为8.167×10-4,和仿真结果接近,验证了仿真过程的准确性,说明设计的消杂光机构能够满足抑制系统杂散光的要求。关键词：星载光谱仪;差分吸收光谱仪;大气痕量气体监测;杂散光;点源透射比;散射路径;遮光罩- 54
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发布时间：2020-08-12 -
多角度偏振辐射计星上积分球结构设计及检测
摘要：为满足星载多角度偏振辐射计六孔径同时定标及全光路定标的要求,根据多角度偏振辐射计的光路特点和结构约束设计了六出孔椭球形积分球定标源,并对积分球辐射输出的一致性﹑均匀性及偏振特性进行了检测。其中,一致性的检测采用定标后的光谱辐射计直接测量;均匀性的检测考虑积分球出口小,采用了透镜加光阑扫描的方法;偏振度的检测使用了根据马吕斯消光定律设计的线偏振检测仪。实验和检测结果表明,采用的检测和数据处理方法提高了系统的信噪比和测量的准确性。积分球成对开孔输出一致性优于99.5%,面均匀性优于99%,偏振度低于1%,这些结果满足多角度偏振辐射计的辐射定标需求。关键词：多角度偏振辐射计;积分球;偏振度;定标- 56
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发布时间：2020-08-12 -
线结构光传感器模型的简易标定
摘要：为了现场完成线结构光视觉传感器中摄像机和光平面的同时标定,提出了一种基于单一圆形标靶标定线结构光视觉传感器的方法,该平面标靶包含一个同心圆以及过圆心的两条正交直线。通过共轭点原理线性计算摄像机内参数的初值,并根据正交性约束进行迭代优化。然后,多次移动传感器,保持结构光与同心圆相交,使其构成三点透视模型(P3P),依此计算光平面上标定点的三维坐标。最后,利用最小二乘法拟合出光平面方程,从而完成光平面方程的标定。实验结果表明:该方法具有较高的精度,平均测量精度为0.036 82 mm,相对测量误差为0.277 13%。该标定方法仅需同一标靶即可完成摄像机内参数和光平面方程的标定,降低了标定成本,且计算简单、操作灵活,适宜现场环境标定。关键词：线结构光传感器;摄像机标定;光平面标定;共轭点;三点透视模型- 53
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发布时间：2020-08-12 -
基于高斯光学齐次坐标变换的光机装调
摘要：高性能光学系统装调的调整量与光机结构设计相关,而装调所用参考坐标系往往与光学设计所用的坐标系不同。为了精确描述调整量对高斯像位置的影响,本文在基准坐标系下建立了引入装调误差量的高斯光学齐次坐标变换模型。针对具体的光机结构,建立了高斯像像旋和离焦对调整变量的函数,据此计算小的结构变化导致的离轴三反望远物镜高斯像面的移动,结果显示其与光学设计软件对最佳像面位置优化结果的相对差小于4％。利用方差合成方法建立线性规划模型,对17个装调变量做了最宽松的误差分配方案。用Monte Carlo法验证了分配方案,结果表明,该方案在±300 μm调焦能力下满足各视场±10 μm的焦深要求。本文的方法忽略了复杂、微小像差的影响,适用于含多个已做内部精装的光学组件或平面反射镜的复杂成像光学系统的装调。关键词：几何光学;最优化装调;高斯光学;坐标变换;误差分配- 52
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反应连接230 mm口径RB-SiC反射镜
摘要：针对传统工艺难以制备口径大于1.2 m的整块反射镜的问题,提出了反应连接制备大口径RB-SiC反射镜的工艺。该工艺在素坯阶段实现连接,一次反应烧结完成坯体的致密化和镜体的连接。采用该工艺制备了230 mm口径的RB-SiC反射镜,并使用FSGJ-2光学数控机床对反射镜进行了研磨、粗抛光和精抛光加工,其镜面面形精度RMS值达到了λ/50(λ=632.8 nm)。在环境温度(20±3) ℃检测了连接反射镜,其面形变化RMS值小于λ/300,热循环试验前后连接反射镜面形没有明显变化;连接镜体表面在焊缝处粗糙度Ra<3.3 nm,连接层与基体的显微结构基本相似,热性能相匹配。研究结果表明,用新型反应连接技术制成的RB-SiC反射镜可以满足空间光学应用要求。关键词：反应连接;碳化硅;RB-SiC反射镜;表面轮廓- 54
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用于阵列样品检测的扫描式表面等离子体共振生物传感器
摘要：针对阵列样品的定量检测,构建了一种用于阵列样品检测的扫描式表面等离子体共振生物传感器。首先,基于平面棱镜耦合下的最佳旋转轴位置和双棱镜探测光路搭建了阵列扫描式表面等离子体共振生物传感器。然后,计算了可探测阵列样品的点密度。最后,以蒸馏水和浓度分别为5,10,15,20,25,30,35 mg/mL的葡萄糖溶液作为待测阵列样品进行了多样品点的表面等离子体共振实验。实验测得阵列样品的共振角分别为73.745,73.919,74.052,74.185,74.306,74.408,74.549,74.660°,显示葡萄糖溶液浓度与共振角线性关系良好,证明了该方法和装置的可行性。该装置对提高阵列样品点密度,实现高精度定量检测具有重要意义。关键词：表面等离子体共振;生物传感器;阵列扫描;样品密度- 43
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发布时间：2020-08-12 -
非偏振分光镜对干涉式椭偏仪测量精度的影响
摘要：提出了一种新型激光外差干涉椭偏测量术用于实现纳米级精度的薄膜厚度测量。采用偏振光p和s分量透射比、反射比、反射相移、透射相移共同表征非偏振分光镜(NPBS)的退偏效应,建立了相应的误差模型,从而研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对椭偏参数误差的影响。研究结果表明,由环境温度、入射角和光束偏振态的变化引起的NPBS退偏参数的漂移对椭偏测量精度影响很大,且无法通过标定来降低。为实现纳米级测量精度,NPBS的对准误差需要控制在0.1°以内。相对而言,用于合光的NPBS方位角误差对测量精度影响较大,NPBS所导致的膜厚测量总误差约为1.8~2.5 nm,说明NPBS是马赫曾德尔干涉式椭偏仪的一个不可忽视的误差源。关键词：椭偏测量;干涉式椭偏仪;非偏振分光镜;膜厚测量;退偏效应;方位角误差- 56
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全息光栅制作中光栅掩模槽形形状随光刻胶特性曲线的演化规律
摘要：为分析光栅槽形形成的基本原理及槽形随光刻胶特性曲线的演化规律,建立了显影过程中光栅掩模槽形形成的演化模型。基于光刻胶溶解速率在不同曝光量区间的变化,将光刻胶特性曲线分成3个不同区域并分析各区域在光栅掩模槽形形成中的作用,讨论了在不同光刻胶特性曲线条件下光栅掩模槽形的演化规律。结果表明:当光刻胶非线性效应显著时,掩模槽形易形成矩形或梯形,此时槽深由原始胶厚决定;当光刻胶线性效应较显著时,槽形形成正弦形同时槽深有所减小。该模型正确反映了光栅槽形随光刻胶特性曲线变化的演化规律,为通过控制光刻胶特性曲线制作多种掩模槽形提供了理论依据及方法。关键词：全息光栅;非线性效应;槽深;掩模槽形;光刻胶- 102
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聚变反应速率测量光学系统设计
摘要：基于塑料闪烁体和条纹相机设计了聚变反应速率测量系统,论述了测量光学系统的工作原理和设计方法。通过设置防辐射石英玻璃窗,防止了光学元件受强X射线辐射而变暗;采用晶体等紫外透过率高的光学材料,满足了光学系统对透过率的要求;光学系统像面与条纹相机的阴极面直接对接,解决了条纹相机孔径不匹配的问题;最后在一次像面设置场镜,大幅缩小了光学元件的口径。设计的光学系统总长为2 660 mm,放大倍率为1/3,像方F/#数达到0.667,系统透过率达到67％,时间弥散小于7.3 ps。这些结果能够适应不同中子产额的实验需求,在激光打靶实验中取得了较好的实验效果。关键词：聚变反应速率;反应速率测量;中子;光学设计;时间弥散- 25
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发布时间：2020-08-12 -
长春光机所深紫外光学薄膜技术研究进展
摘要：综述了深紫外光学薄膜技术在中科院长春光学精密机械与物理研究所的研究进展。为满足高性能深紫外光学系统对薄膜光学元件的需求,在以下方面开展了系统研究:定制了两台深紫外光学薄膜专用沉积设备,分别用于高性能深紫外光学薄膜的热蒸发与离子束溅射沉积工艺,实现了φ410 mm光学元件的镀膜;通过优化薄膜沉积工艺,双面镀膜样品在193 nm处典型透过率为98.5%~99%;对影响光学元件面形精度的因素进行了考察,可实现的膜厚均匀性为0.1%(rms),能够满足高质量深紫外光学系统的容差要求;采用X射线衍射方法对薄膜应力进行了测量,并采用有限元方法分析了应力对元件面形的影响;针对影响薄膜实用性能的因素,提出了针对性的解决方法,采用紫外辐照方法恢复了环境污染引起的透过率下降,发展了基于晶振监控法的膜厚精确控制方法。基于这些研究的阶段性成果,明确了下一步的研究方向。关键词：深紫外光学;光学薄膜;薄膜沉积;薄膜测量;透过率;面形精度- 78
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发布时间：2020-08-12 -
交变磁场对激光熔覆铁基复合涂层宏观形貌的影响及其微观组织演变
摘要：通过特殊设计的电路及作用线圈制作了交变磁场发生装置,并用其研究了不同磁场强度对激光熔覆铁基涂层宏观形貌和显微组织的影响。基于电磁学及金属凝固原理,揭示了激光熔覆涂层的固化过程和磁场诱发熔覆涂层柱状树枝晶向等轴晶转变的主要机制。实验结果表明:在交变磁场作用下,熔池金属液表面产生的趋肤效应和交变电磁力使凝固后熔覆层的表面形态呈波浪式,熔高和横截面积均随磁场电流的增加而减小,但熔宽变化不大。熔池内部产生的电磁力驱动熔体流动使树枝晶熔蚀和机械折断,游离的破碎枝晶成为新的形核核心,增加了形核率,从而促使熔覆层顶部组织由树枝晶向等轴晶转变。随着磁场电流的增加,等轴晶区扩大,但涂层底部的组织变化不明显。关键词：激光熔覆;交变磁场;复合涂层;宏观形貌;显微组织- 41
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发布时间：2020-08-12 -
光纤O2敏感探头的制备与性能测试
摘要：通过对多孔光纤修饰Ru配合物掺杂的敏感膜,制备了一种O2光纤传感探头。该探头结构基于简单的多孔光纤,内部设有贯穿的微孔道作为敏感材料的载体以及微传感池,在微孔道内完成传感过程。通过沉积凝胶膜修饰敏感层,即将含有[Ru(dpp)3]2+的溶胶直接吸入光纤内部,在光纤微孔阵列中形成高分子敏感膜。传感过程基于荧光淬灭原理,由于O2对敏感膜中的[Ru(dpp)3]2+具有强烈的荧光淬灭作用,传感探头对于不同浓度的O2表现不同的荧光强度。实验结果表明:设计的探头对于0~100 %浓度的O2呈线性响应,灵敏度I0/I100值为9.4,探头在50 ms内即可做出快速响应。实验还显示,实验值与真值的误差小于3%,常压下的检测分辨率可以达到2%。关键词：多孔光纤;O2敏感探头;光学传感;醋酸纤维素- 73
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发布时间：2020-08-12
现代应用光学
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衍射光栅刻划机的闭环控制系统
摘要：以S3C2440A为控制核心,设计了衍射光栅刻划机的高精度运动控制系统,实现了现场显示、实时控制等功能。用S3C2440A微控制器控制伺服电机和步进电机完成光栅刻划的分度运动和刻划运动,通过SiGNUMTM RELM直线光栅尺反馈和PD加前馈控制算法补偿由于惯性等原因造成的分度误差,并用MATLAB对使用PD加前馈控制算法的分度运动进行仿真。采用RON225增量式角度编码器反馈以补偿执行刻划运动的步进电机因失步造成的误差,通过分析和处理实验数据获得分度运动最佳速度和伺服电机在此分度运动速度下停止时的过冲距离。最后,对可能产生控制误差的原因进行了初步分析,并提出了需要进一步改进和完善之处。关键词：衍射光栅;刻划机;运动控制;S3C2440A;刻划光栅;PD加前馈控制- 47
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积分反馈自抗扰控制力矩陀螺框架伺服系统设计
摘要：设计了永磁同步电机直驱的控制力矩陀螺(CMG)框架伺服系统,并提出积分反馈自抗扰控制(ADRC)伺服跟踪算法用于实时跟踪CMG操纵律输出的框架角速度指令。首先,采用电机轴电流id=0的矢量控制策略建立了CMG框架伺服系统的数学模型;然后,分析摩擦力矩和齿槽力矩对CMG框架伺服系统性能的影响,并在Matlab中搭建速度环采用ADRC的框架伺服仿真系统;最后,对框架伺服系统的速度环分别采用模糊PI、ADRC、积分反馈ADRC算法进行实验。实验结果表明:采用积分反馈ADRC算法跟踪0.1~2.0 rad/s时,稳态精度为0.005~0.012 rad/s;跟踪0.0~0.1 rad/s时,稳态精度为0.001~0.005 rad/s,临界爬行速度为0.003 rad/s;跟踪2sin(t) rad/s速度曲线时,幅值误差为0.55%,相位滞后0.09978 rad。结果满足CMG框架伺服系统精度高、鲁棒性强的要求。关键词：控制力矩陀螺;永磁同步电机;矢量控制策略;自抗扰控制;积分反馈- 76
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发布时间：2020-08-12 -
双波长集成光栅干涉微位移测量方法
摘要：介绍了一种基于双波长激光的集成光栅干涉位移检测方法,利用该方法对硅-玻璃键合工艺制作的集成光栅位移敏感芯片进行了测试实验。实验系统主要由敏感芯片、波长为640 nm和660 nm的双波长半导体激光器、双光电二极管及检测电路组成,敏感芯片则由带反射面的可动部件和透明基底上的金属光栅组成。入射激光照射到光栅上产生衍射光斑,衍射光的光强随可动部件与光栅之间的距离变化,通过分别测量两个波长的衍射光强信号并交替切换选取灵敏度较高的输出信号,实现了一定范围内的扩量程位移测量,并得到绝对位置。实验结果表明,利用双波长集成光栅干涉位移检测方法测得敏感芯片可动部件与基底光栅的初始间隙为7.522 μm,并实现了间隙从7.522 μm到6.904 μm区间的高灵敏度位移测量,其噪声等效位移为0.2 nm。关键词：位移测量;集成光栅;双波长干涉法;扩量程- 75
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发布时间：2020-08-12 -
面阵彩色航空遥感相机前向像移补偿机构精度分析
摘要：考虑航空遥感相机中前向像移补偿机构的运动精度会直接影响相机分辨率,本文对相移补偿机构的补偿精度进行了分析。首先,研究了面阵彩色航空遥感相机的机械式前向像移补偿机构的特点,给出了对应于曝光时间的前向像移补偿速度残差的许用值;其次,分析了影响像移补偿精度的主要误差来源,建立了速度补偿残差的数学模型,并运用Monte Carlo算法对其进行了仿真分析;最后,通过动态目标发生器成像试验对仿真结果进行验证。试验结果显示,前向像移补偿机构的速度补偿残差3σ为395.6 μm/s,与仿真分析结果400 μm/s基本一致,说明该精度分析方法可以比较准确地确定前向像移补偿精度。关键词：航空相机;像移补偿;速度补偿残差;精度分析;Monte Carlo算法- 71
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发布时间：2020-08-12 -
调幅式电容位移传感器的峰值检波电路设计
摘要：针对调幅式电容位移传感器解调过程中由系统不确定相移导致的信号解调不准确问题,提出了一种基于改进的峰值保持电路的调幅式电容位移传感测量方法。首先,分析了调幅式电容位移传感器及其检测电路的工作原理,在研究调幅信号附加相移产生机理的基础上,提出了延迟反馈式峰值保持电路,用以去除附加相移对峰值解调的影响。然后,设计并制作了调幅式电容位移传感器,并对其各个性能指标进行了测试。最后,对实验结果和误差进行了分析。实验显示,提出的峰值保持电路的输出线性度优于0.05%,制作的传感器在0~25 μm内数据测量稳定性优于10 nm/30 min,传感器测量偏差最大值为36 nm。结果表明,采用延迟反馈型峰值保持电路有效地解决了系统不确定相移带来的峰值检波不准确的问题,所制作的电容传感器满足了高精度测量的要求。关键词：位移传感器;电容传感器;延迟反馈;相位延迟;峰值检波电路- 54
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Hex-Rotor无人飞行器及其飞行控制系统设计
摘要：提出了一种Hex-Rotor无人飞行器以克服现有多旋翼飞行器的欠驱动和强耦合特性对其飞行控制效果的影响,利用6个旋翼独特的结构配置来保证飞行器独立控制空间六自由度的能力。介绍了这种新型飞行器的结构特点并建立其动力学模型,引入滤波反步法与自抗扰算法设计了具有双环并行结构的飞行控制系统,在数字仿真中实现了飞行器的空间六自由度独立控制并克服了未知外部扰动以及模型不确定性带来的影响。结果显示,原型机试飞实验中,飞行器的水平位移跟踪误差不超过±4 m,高度误差不超过±3 m,姿态角误差不超过±0.05 rad,均保持在传感器的测量误差范围内,飞行器较为准确地跟踪了期望指令。仿真和实验结果证明了该新型Hex-Rotor飞行器具有期望的六自由度独立控制能力,建立的数学模型准确,设计的飞行控制系统能够实现轨迹与姿态跟踪飞行。关键词：多旋翼飞行器;滤波反步法;自抗扰技术;双环并行结构- 64
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基于非负矩阵分解算法的工程陶瓷磨削表面损伤检测
摘要：考虑表面损伤检测在工程陶瓷表面质量评价中的重要作用,首次把非负矩阵分解(NMF)图像重构算法引入工程陶瓷磨削表面损伤检测中,并进行了理论分析与实例检测。首先,将输入图像数据集从原始数据空间降维到一个低维NMF空间,利用本文提出的图像重构相对误差0.1监督规则,确定子空间基r值。然后,利用两个低维非负矩阵进行图像重构,获取磨削纹理背景图像,并通过图像减法去除磨削纹理。最后,利用Canny边缘检测算法提取工程陶瓷磨削表面损伤图像。实验结果表明,该方法能够准确提取表面损伤并计算磨削损伤率评价参数。关键词：工程陶瓷;磨削纹理;表面检测;非负矩阵分解- 58
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夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响
摘要：为了揭示夹具拘束距离对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响,基于有限元软件ANSYS建立了三维热力耦合有限元模型。采用位移约束假设代替实际夹具的拘束作用,研究了夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形的影响规律。实验测量了焊接热循环曲线和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。模拟结果表明,随着夹具拘束距离从8 mm增加到20 mm,焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形均表现为近似线性增大的趋势,特别是焊接横向收缩变形增加了将近3.6倍,而减小夹具拘束距离可以控制焊接残余变形。该模型较准确地模拟了薄板脉冲激光焊接温度场及残余变形,为抑制薄板焊接变形提供了理论和实验依据。关键词：激光技术;脉冲激光焊接;数值模拟;焊接变形;Hastelloy C-276合金;塑性应变- 62
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用于大尺寸工件的动态长度测量系统
摘要：针对移动大尺寸工件的表面形貌特点,利用二维激光三角法构造出水平和垂直虚拟测量基准面;结合多传感器融合准则,建立了一种新型的大尺寸工件测量模型, 并利用该模型实现了移动工件两端端面到虚拟测量基准面的位移非接触测量。采用误差分离方法自修正理论误差和运动误差的影响;结合人机交互界面,研制了高精度、低成本的移动大尺寸工件长度自动检测系统。利用该系统对在(1 000±25) mm内以不同速度运动的圆柱体大尺寸工件长度进行检测,得到的检测分辨力为10 μm、检测精度为100 μm、工件移动速度为5 cm/s。实际运行结果表明,该系统安全、稳定、快速,可满足工业在线生产中对同类型规则的大尺寸工件控制和检测的要求。关键词：移动大尺寸工件;二维激光三角法;多传感器融合;虚拟测量基准面;长度测量系统- 63
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基准圆光栅偏心检测及测角误差补偿
摘要：为了修正关节测试平台中由圆光栅安装偏心所产生的测量误差,建立了圆光栅偏心测角误差补偿模型并对安装偏心检测方法进行研究。首先,根据圆光栅测角与偏心参数间的几何关系,推导出圆光栅测量误差补偿模型。然后,描述了采用双读数头对比接收正弦信号间相位差,检测偏心参数的方法和原理; 通过合成信号的李萨茹图形,检测出关节测试平台内圆光栅的偏心距及偏心方向。最后,根据所推导的偏心测角误差补偿公式对测试系统进行修正。对比实验结果表明:修正后的圆光栅测角精度大幅提高,测量精度提高了近5倍,满足关节测试平台的测量精度要求。关键词：角度测量;圆光栅;系统误差补偿;偏心距检测;偏心方向检测- 48
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电磁流变效应微磨头加工的电磁耦合协同作用机理实验
摘要：采用正交试验方法比较了锥形工具旋转和工作台旋转两种状态下的定点加工效果,实验研究了微磨头加工过程中的电磁耦合协同作用机理。在电磁耦合场中,固相粒子被极化形成电偶极子。当锥形工具旋转时,旋转的电偶极子由于洛伦兹力引起的自旋力偶的作用发生原位振动,对工件表面产生有规律的冲击,促进了材料去除,相对于工作台旋转模式其材料去除深度明显加大;但在电磁场较弱的微磨头外围,原位振动会对链串结构造成破坏,从而减小材料去除范围。电磁场耦合方式对电磁流变协同效应有很大影响,磁场励磁电压对材料去除的影响程度最大,其次是电场电压和旋转速度。在本文试验条件下,当锥形工具旋转且励磁电压较低(5 V)时具有较好的电磁流变协同加工效果。关键词：电磁流变液;协同效应;微磨头加工;电磁耦合场;材料去除- 38
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微纳技术与精密机械
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机载成像系统像移计算模型与误差分析
摘要：研究了机载成像系统的像移及其对成像质量与相机分辨率的影响。为准确获取像移矢量,实现成像系统像移补偿,提出了一种基于坐标变换的机载成像系统像移计算模型。通过线性坐标变换,建立了从地面目标景物到成像系统像面的坐标变换模型,推导了地面目标景物在成像系统像面的解析表达式,根据坐标在相机积分时间内的变化来确定像移矢量。分析了成像系统像移误差的主要来源,讨论了载机轨道坐标、飞行姿态角和相机视轴角误差对像移计算结果的影响,采用蒙特卡罗方法分析和统计了像移计算误差。样本实验结果表明,在载机姿态角和相机摆角不变条件下,像移量与载机速度成正比,与目标距离成反比,像移误差随着参数误差的增加而增加,其中载机经度和纬度误差是影响像移计算误差的重要因素。结果显示本文方法对机载成像系统的像移补偿具有实用价值。关键词：机载成像系统;像移;载机运动;载机姿态角;相机视轴角;蒙特卡罗法- 59
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改进的步态光流图与视角相结合的身份识别
摘要：提出将改进的步态光流图(LK-GFI)与视角相结合的方法来解决步态识别易受视角影响的问题。该方法采用Lacus-Kanade (LK)光流法获得连续两帧侧影图像间的光流场,并构造步态特征图像LK-GFI,利用成像原理计算人的行走方向以确定视角。首先,离线建立目标在各视角下的LK-GFI数据库;然后,提取待识别人的当前视角和LK-GFI;最后,用欧式距离度量同一视角下待识别人与目标的LK-GFI之间的相似性。分别采用CASIA数据库和实际室内获得的步态序列对该方法进行了验证。结果显示,错误拒绝率分别为7.95%和9.12%,与采用传统的步态能量图(GEI)相比分别降低了12.5%和14.45%;与采用步态光流图(GFI)相比分别降低了7.77%和6.74%。该方法识别准确性高,实时性强,对多视角有较强的鲁棒性。关键词：身份识别;步态光流图;视角;侧影;数据库- 48
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分块峰值点局部区域生长的星像提取
摘要：为了获得高精度、高更新率的抗噪声性能,对星敏感器星像提取环节进行了研究。首先,分析星图中星像灰度的分布特点,建立了判断某个像素是否与峰值像素归属同一星像的标准。然后,介绍了像元阵列分块方法和背景预测法。最后,结合星像的特点提出了以峰值点为种子点的区域生长准则。仿真实验结果表明,在不加噪声的情况下,提取出的星像与参考星图完全一致,用质心法得到的亚像素定位精度为0.028 2。在添加均值为20、标准差高达2.5的强高斯灰度噪声的情况下,提取率仍能达到86.11%,质心精度则下降到0.219 6 pixel。均匀性很差,信噪比低于4.9 dB的实拍星图实验结果也证明该方法有很强的星像提取能力和准确性,能够满足强噪声弱星像质心提取的强抗干扰能力的要求。关键词：星敏感器;质心提取;分块;区域生长法;高斯分布;星图处理- 47
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发布时间：2020-08-12 -
应用统计距离实现虹膜定位
摘要：提出了一种统计距离法(MCD)来提高虹膜识别效率。用MCD对虹膜边缘图像去噪,并建立了有效的虹膜内外圆定位方法。首先,用灰度求和找到瞳孔内一点,同时,使用Canny算子获得虹膜边缘图像,并根据所确定的瞳孔内的点来寻找虹膜内边缘上的3个边缘点。将这3个边缘点代入圆的方程即可找到虹膜内边缘。然后,根据虹膜内定位数据来消除虹膜外边缘图像中的噪声,再在去噪后的边缘图像中排除20%个与虹膜内圆圆心距离最远的边缘点。最后,使用一种改进的Hough变换来获得虹膜外边缘数据。实验结果表明:MCD的内定位时间和外定位时间分别是0.122 2 s和0.242 4 s,均比快速精确虹膜定位法(FAILA)低,且成功率为96.67%,高于FAILA。因此,MCD具有较高的精度和较快的速度,可提高虹膜识别的效率。关键词：虹膜识别;统计距离法;去噪;灰度求和;Hough变换- 45
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发布时间：2020-08-12 -
应用压缩传感理论的单像素相机成像系统
摘要：采用稀疏二进制矩阵作为测量矩阵完成了单像素相机对不同场景的拍摄。基于压缩传感理论设计的单像素相机,利用数字微镜阵列和单个探测元件实现高分辨率图像的拍摄,将图像采集和压缩合二为一,减少了数据,降低了系统规模、复杂度和成本。对测量矩阵进行了分析,给出了二进制测量矩阵精确重构条件。搭建了硬件实验平台,采用稀疏二进制测量矩阵,对笔划复杂度不同的"中"字、"国"字和复杂实物这3种不同的场景进行了拍摄实验,利用梯度投影重构算法重构出目标图像,图像分辨率为数字微镜阵列大小。实验结果显示,对于3种不同场景,在测量次数为目标图像像素总数的20%~30%时,能精确重构出目标图像,表明单像素相机能实现高分辨率图像的拍摄。关键词：单像素相机;压缩传感;梯度投影;稀疏二进制矩阵- 43
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发布时间：2020-08-12 -
基于不变特征描述符实现星点匹配
摘要：为了能够在星图存在旋转角度情况下,自动快速地完成星图匹配,提出了一种基于不变特征描述符的旋转不变匹配方法,将加速鲁棒特征(SURF)描述符应用于星点特征的描述和匹配。首先,对星图进行图像分割,抑制非极大值,并检测星点;然后,为计算星点分布尺度因子s,在半径为6s的圆形邻域内为每个星点计算主方向,之后将20s×20s的邻域与主方向对准,并在该邻域内为每个星点计算SURF描述符。最后,基于透视投影模型的匹配策略,提纯星点,计算匹配星图之间的变换矩阵。实验结果显示,该方法能够鲁棒地提取星点,并在图像存在旋转、平移及部分视角变化的情况下完成星图匹配,仿真实验的匹配星点的误差均在1 pixel以下,实拍星图实验的匹配星点的误差均在1.5 pixel以下,表明为每个星点建立描述符,进行匹配识别的思路是可行的。关键词：星点检测;星点匹配;加速鲁棒特征描述符;尺度不变特征变换描述符- 70
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发布时间：2020-08-12 -
结合标准对冲与核函数稀疏分类的目标跟踪
摘要：针对经典稀疏分类目标跟踪算法在噪声,遮挡等恶劣环境下精度不高的问题,提出了一种新的目标跟踪算法。该算法在标准对冲框架下结合了核函数稀疏分类方法以及自适应字典更新方法,能够较好地适应类间相似度较高与目标外形变化较大等恶劣情况。核函数技巧能够增强分类器性能,但通用方法求解凸优化问题的效率较低,不能满足目标跟踪问题的实时性要求,故提出用核函数随机坐标下降(KRCD)算法来高效求解稀疏系数,并使用核函数稀疏分类方法(KRCD-SRC)来计算各个粒子的代价值。为了避免模板漂移问题,解释了目标字典和背景字典的在线更新方法。最后,结合标准对冲算法估算目标的状态信息。在使用50个粒子进行跟踪时,本文算法的处理帧率能够达到14 frame/s。相比其它几种经典目标跟踪算法,本文算法具有更好的精确性和鲁棒性。关键词：目标跟踪;核函数稀疏分类;自适应字典更新;标准对冲- 64
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发布时间：2020-08-12 -
适于高速CCD图像数据光纤传输的纠错技术
摘要：提出了一种适于高速CCD图像数据光纤传输的纠错算法用于提高大视场时间积分延迟(TDI)CCD相机中图像数据传输的可靠性。首先,分析了大视场空间相机图像数据光纤传输特点和光纤信道加性高斯白噪声(AWGN)模型下的数据传输差错,在此基础上提出了(16,8)纠错编码算法。阐述了(16,8)纠错编码算法思想以及纠错原理,说明了(16,8)纠错编码器的超大规模集成电路(VLSI)实现方法和编码器电路。然后,从不同角度分析了(16,8)纠错编码算法在大视场空间相机中应用的可行性。最后,在一空间多光谱相机样机的传输系统上进行了试验验证。结果表明:(16,8)纠错编码算法纠错能力强、易于硬件实现、占用资源少,在3 043 Byte内可以纠正191 bit错误,编码器资源占用率小于5%。提出的算法提高了空间相机中图像数据光纤传输的可靠性。关键词：CCD图像;光纤传输;(16;8)纠错算法;编码电路- 54
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发布时间：2020-08-12 -
遥感卫星CCD相机模拟源的研制
摘要：针对遥感卫星上存在多种CCD相机组合,相机模拟源在地面电测系统及星上遥测数据链存在3种不同模拟任务的需求,利用大规模可编程器件、高速阵列存取技术、锁相环(PLL)频率调整技术和软硬件可编程图像处理技术,研制了一种适用于不同CCD相机模拟任务的模拟源系统。该系统支持多台设备级联,单台设备能够模拟输出4通道的并行16 bit LVDS信号、4路串行LVDS信号和4路串行NECL信号,其单通道并行LVDS数据像素频率为0.3~200 MHz,以0.1 MHz步进可调,且单次循环输出容量最大可达8 TB。通过简单配置,可产生符合CCSDS协议的遥感相机回放数据,并可对实时输出信号的行频和数据时钟相位进行调整。本系统已成功运用于多个型号空间相机的研制测试中,提高了空间相机的研制效率和设备利用率,改善了研制遥感卫星及CCD相机系统的测试验证手段。关键词：遥感卫星;CCD相机;模拟源;CCSDS协议- 44
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发布时间：2020-08-12
信息科学
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