热辐射体真实温度的测试研究

在辐射测温中 ,普遍存在一个问题 :被测温度物体表面发射率影响很大 ,而物体的发射率很难准确测量 ,这是因为发射率不仅与材料有关 ,而且还与波长、温度、表面状态 (表面粗糙度、氧化程度等 )有关。本文叙述一种利用多波长辐射法测量实际物体真实温度的方法。该方法利用最小二乘法原理拟合出实际热辐射体的光谱发射率曲线 ,从而使测量目标的真实温度成为可能。

光谱辐射照度测试研究

介绍了光谱辐射照度的测试方法.该方法以高温黑体为基础复现光谱辐射照度,并将复现获得的量值采用替代法对光谱辐射照度标准灯进行量值传递与测试,具有测量不确定度高等优点.同时,给出了采用这种方法的测量结果,介绍了BB3200K型高温黑体及光谱辐射照度测量装置.测量结果表明,采用本文方法可获得高稳定性和理想的测量结果.

闪光有效光强的测试方法研究

有效光强是闪光光源特性的基本评价参数,是研制闪光光源的重要依据。主要介绍了闪光光源有效光强的测试原理及其测试装置,通过对闪光光源有效光强测量中现存问题的分析,提出了相应的解决方法,并对测试仪器研制中的关键技术包括同步控制技术、标准探测器、高速数据采集电路等内容进行了讨论,这些技术已成功的运用于自行研制的闪光有效光强测试仪。

红外光谱响应度测试系统研究

红外光谱响应度是红外探测领域的重要技术指标。介绍了红外光谱响应度的测试技术及其测试系统。该系统选用以无光谱选择的腔体热释电探测器为标准,用双单色仪进行分光同时,采用国际上最新的测试方法完成了红外波段光谱响应度的测量,获得了高的测量不确定度,分析了测试结果及其影响因素。

InGaN基白光LED光谱特征和结温相关性研究

以InGaN蓝光+荧光粉的白光LED为研究对象,在恒定环境温度下改变驱动电流,利用光谱仪测得不同LED结温下的光谱曲线。通过分析实验数据,得出光谱特征与该型LED结温的关系。结果表明:InGaN基白光LED蓝光和荧光的峰值波长与结温没有明显的线性关系;蓝光的光谱线宽以及荧光和蓝光峰值强度的比值与结温具有良好的线性关系。

一种光栅型成像光谱仪光学系统设计

成像光谱仪是一种"图谱合一"的光学遥感仪器。从光栅型成像光谱仪的使用要求出发,利用Zemax软件设计了一种光栅型成像光谱仪光学系统。其中,前置望远物镜采用反射式结构,传统的卡塞格林结构在主次镜均采用非球面时校正像差的能力依然有限,设计时采用改进后的卡塞格林结构对像差进行校正,最终设计的望远镜头传函在50lp/mm处达到0.5,场曲控制在0.078以内,且不存在畸变。针对光谱成像系统通常采用的基于平面光栅的Czerny-Turner结构由于像差校正能力有限、成像质量较差不能满足仪器的使用要求。采用基于凸面光栅的光谱成像系统,该系统结构紧凑、可实现宽波段内像差的同时校正。最终设计的光谱成像系统光谱分辨率<5nm,MTF在50lp/mm时升至0.75。将前置望远物镜与光谱成像系统根据匹配原则进行组合优化后光栅型成像光谱仪系统点列图RMS半径随波长的变化均小于0.2,波长的80%的能量集中在Φ6μm范围内,波长各视场在特征频率50lp/mm处的光学传递函数均大于0.5。整个光学系统具有结构简单、像差校正能力强、结构尺寸较小的优点。

成像光谱仪绝对辐射定标技术研究

为了实现成像光谱仪绝对辐射定标,以高稳定均匀光源为基础,结合单色仪、大口径平行光管和标准辐射计,建立了一套绝对辐射定标系统。在绝对辐射定标系统上采用替代法标准辐射计标定出被测成像光谱仪入瞳面上的光谱辐射照度,通过获得被测成像光谱仪各像元的输出信号,计算得到各像元的光谱辐射照度响应度,从而实现成像光谱仪可见到远红外波段范围内的绝对辐射定标。实验验证成像光谱仪绝对辐射定标的不确定度优于5%。

红外目标光谱辐射亮度测试技术

红外目标光谱辐射亮度对于武器光电系统的搜索、跟踪及目标识别都具有重要的应用。以红外辐射理论为基础,在同温度、同波长下采用红外傅里叶分光法并与标准黑体相比较的方法对红外目标光谱辐射亮度进行了测试技术研究,建立了红外目标光谱辐射亮度计量测试装置。根据实验结果分析,该装置在波长范围2.5-14μm,1 000℃、3 000℃、5 000℃、7 000℃四个温度点条件下,测量误差为±1%,在5 000℃、7 000℃时,测量误差小于0.1%。分析讨论了对测量结果产生影响的因素,得出当标准黑体温度与被测红外目标温度不一致时,会给测量带来较大误差;在3.0-5.4μm范围内,分别选用In Sb和MCT两种探测器,产生的偏差为±0.5%。

SVM的光栅成像光谱仪图像畸变校准方法

成像光谱仪是一种"图谱合一"的光学遥感仪器。光栅成像光谱仪在获取数据立方体时,由于色散元件本身光谱展开的非线性,导致获取的条带像出现畸变,致使采样频率与拼接方式合理匹配时,获取的图像依然会出现畸变。利用边缘到中心灰度值渐变原理和遗传算法,更准确的提取畸变特征点,选择合适的参数,建立支持向量机回归数学模型,对畸变图像进行校正。与其常规畸变校正方法相比,该方法能够有效的兼顾全局校正法中存在的局部误差,提高校正精度。实验验证校正检验误差可以控制在±0.5个像素之内。

光谱辐照度测量的数学模型及其方法研究

光谱辐照度是光谱辐射计量中最基本的参数,是研究各种辐射源及光电探测器特性的重要依据。为提高光谱辐照度的测量精度和量值溯源等问题,国防科工委光学计量一级站采用BB 3200 K高温黑体作为基准的辐射源,以新型辐射测温法为基础,通过一系列光辐射理论和几何原理推导出辐射温度与辐射光功率之间的关系;通过对光辐射功率的绝对测量,并结合低温辐射计,从而完成了光谱辐照度量值的精度测量。该理论奠基了以探测器为基础的新的光辐射量传体系。主要介绍了在光谱辐照度标准装置的项目中复现光谱辐照度所建立的数学模型及新的测试方法,给出了测量结果,并简要介绍了基于该理论的测量装置的组成及原理。

复现坎德拉的测试方法研究

介绍一种利用低温辐射计算复现坎德拉的新方法 ,并把它与电校准绝对辐射计法进行了比较。该方法用低温辐射计测出滤光辐射计的绝对光谱响应 ,从而使坎德拉的复现成为可能。

光辐射量值传递系统的建立与新发展

光辐射计量以其独有的特性被广泛的应用于各行各业,从近期的国际比对来看,光辐射参数的计量测试占有相当重要的地位,参数涉及越来越多。从最初的坎德拉到应用广泛的温度、功率及辐射照度等,体现了光辐射计量技术快速发展的同时,也体现了光辐射技术在各个领域的广泛应用。本文主要介绍以探测器为基础的新型的光辐射量传系统,该系统主要以低温辐射计为基准,以各种标准探测器、辐射计等为传递标准对辐射的各个专业进行量值传递,并简要说明了现阶段光辐射计量面临的新问题及其新的发展方向。

光栅成像光谱仪图像畸变校准方法研究

成像光谱仪是一种"图谱合一"的光学遥感仪器。光栅型成像光谱仪由于原理简单,性能稳定,技术发展成熟等优点得到了广泛的应用。光栅成像光谱仪中不同采样步长的选择及不合理的拼接方法会导致目标图像(分划板图像)的畸变,会使原来分划板图像中的正方形发生不同程度拉伸或者压缩成为矩形。现采用He-Ne激光器确定成像光谱仪的通带宽度,并利用低压汞灯进行波长定标,确定特定波长所对应的像元数,通过基于区域和小波变换的拼接方法完成目标图像,从而对目标图像的畸变进行校正。实验证明,可以使畸变量相比原始块匹配拼接方法减小一个数量级。

基于SURF-OKG特征匹配的三维重建技术

为了解决结构光三维重建中传统立体匹配存在的特征点匹配错误、匹配缺失和匹配重复等问题,本文将SURF算法中高斯滤波改进为自适应中值滤波结合小波变换,并提出了一种基于OKG算法的二次特征匹配方法。该算法首先使用自适应中值滤波结合小波变换算法对图像进行平滑和降噪处理,再进行初步特征点提取和匹配,然后将构建的尺度空间划分成多个网格,在每个网格内使用FAST算法提取尺度空间特征点,使用ORB算子提取左右图像的特征点,用BRIEF描述子对其进行描述,采用K-D树最近邻搜索法限制特征点选取,通过GMS算法剔除误匹配点。最后,将本文SURF-OKG算法与传统特征匹配算法进行对比分析,并对阶梯块进行三维重建来验证本文算法的有效性。实验结果表明:SURF-OKG算法的正确匹配率为92.47%;对阶梯宽度为40 mm,精度为0.02 mm的阶梯块进行三维重建,实验测得阶梯宽度的误差均值为1.312 mm,最大误差值不超过1.72 mm,基本满足结构光三维重建系统的实验要求。

近紫外到近红外光谱辐射计及定标方法研究

为实现目标光谱辐射亮度的高精度测量,研制了一种小视场近紫外到近红外光谱辐射计,光谱范围为300 nm～2 000 nm,光谱辐射亮度测量范围为50μW/cm^2·nm·sr～1 000μW/cm^2·nm·sr。阐述了近紫外到近红外光谱辐射计设计原理及关键部件,使用基于钨带灯的直接定标法实现了光谱辐射计光谱辐射亮度绝对定标,测量了标准积分球光源的光谱辐射亮度,测量值与积分球光源标准值偏差优于0.5%。

强光环境下军用液晶显示屏检测技术研究

为满足军用液晶显示屏质量与可靠性的客观准确测试评价需求,研制了一种照度达到105 lx量级、适用于强光环境下的军用液晶显示屏检测装置,阐述了强光光源、响应时间检测模块、大型三轴检测平台等关键部件的设计,对响应时间、亮度均匀性、高温显示正常性等核心参数的检测方法进行了研究,最后对一种加固型液晶显示屏进行检测,响应时间的测量精度优于3%。

大口径积分球光源绝对辐射定标技术研究

为了实现大口径积分球光源高精度绝对辐射定标,研究了基于钨带灯比对的光谱辐射亮度定标方法,通过同心圆扫描分析了空间光谱辐射均匀性定标方法,研制了绝对辐射定标装置,校准了出光口径为Ф300 mm积分球光源的光谱辐射亮度、亮度、色温值,实验验证光谱辐射亮度绝对定标的不确定度优于4%。

扩展重采样次谐波大气湍流模拟相位屏研究

提出了一种扩展重采样次谐波方法生成大气湍流相位屏,扩展了低频补偿的起始区域,并设计了低频补偿区域的新型采样方式。以Kolmogorov理论进行模拟,分析了该方法设置不同次谐波级数所生成相位屏的相位结构函数与理论值的误差,搭建大气湍流模拟系统进行分析。结果表明:扩展重采样次谐波法生成相位屏的相位结构函数与理论值的相对误差为0.368%,加载此方法生成的大气湍流相位屏后,产生的湍流效应对图像调制传递函数的影响与湍流调制传递函数曲线的误差平均值为0.0336。该方法能够生成高精度的大气湍流相位屏。

Enhancing the Goos-Hänchen shift based on quasi-bound states in the continuum through material asymmetric dielectric compound gratings

Quasi-bound state in the continuum(QBIC)resonance is gradually attracting attention and being applied in Goos-Hänchen(GH)shift enhancement due to its high quality(Q)factor and superior optical confinement.Currently,symmetry-protected QBIC resonance is often achieved by breaking the geometric symmetry,but few cases are achieved by breaking the material symmetry.This paper proposes a dielectric compound grating to achieve a high Q factor and high-reflection symmetry-protectede QBIC resonance based on material asymmetry.Theoretical calculations show that the symmetry-protected QBIC resonance achieved by material asymmetry can significantly increase the GH shift up to-980 times the resonance wavelength,and the maximum GH shift is located at the reflection peak with unity reflectance.This paper provides a theoretical basis for designing and fabricating high-performance GH shift tunable metasurfaces/dielectric gratings in the future.

全天候高均匀性光环境照明系统设计

为解决飞机座舱人机工效实验所需的座舱外全天候高均匀性光环境模拟问题,对光源模组发光机理与照度叠加原理进行了研究。建立了大面积LED环境光照系统光照数学模型,通过测试计算和仿真设计分析设计了大面积、高均匀性、快速可调的全天候光环境照明系统,并对供电电流、光源发光角、光源排布等因素进行了分析。当光源分布确定后,光环境照明系统的均匀性主要取决于供电稳定性和一致性,系统的供电稳定性与一致性越高则照度的均匀性也越高,系统的光照度取决于系统电功率的大小,系统电功率越大,则光照度越强;当光源的供电功率确定后,照度的均匀性和动态范围取决光源的数量和分布,光源发光角以及光源排布间距越小则照度的动态范围越小,照度的均匀性越高。搭建一套10 m×10 m的大面积光环境模拟系统,该系统照度从正午1.5×10^(5) lx到夜晚星光0.01 lx的8个数量级大范围可调,3 000~6 500 K全天候色温范围可调,照度均匀性超过95%。实验结果表明该系统满足飞机座舱外所需的大面积高强度、高均匀性的光环境模拟系统的设计要求。