自驱动α-Ga_(2)O_(3)/Cu_(2)O双波段光电探测器的研究性实验教学设计

为培养创新型人才,结合电子科学与技术专业的教学内容,设计了内容为“自驱动α-Ga_(2)O_(3)/Cu_(2)O双波段光电探测器”的研究性实验。采用水热法和光沉积法分别制备α-Ga_(2)O_(3)纳米线和Cu_(2)O纳米颗粒,采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对纳米线进行了表征,通过合理设计器件的能带结构,所制备的α-Ga_(2)O_(3)/Cu_(2)O异质结光电探测器具备对深紫外和近紫外分辨探测的能力,并深入分析了其中的物理机制。将学术研究的探索精神融入实验中不仅可以提升实验的趣味性,还可以锻炼学生的自主学习能力、创新实践能力和科研探索能力。

双波段比色精确测温技术

非接触红外辐射测温具有响应速度快、准确、便捷等优势。为实现中低温（50-400℃）物体温度的精确测量，根据双波段比色测温原理，搭建了双波段比色测温试验系统。首先对试验系统所用的试验器件进行精确标定，得到拟合曲线，用多种插值算法对曲线进行校正。然后，用设定温度的面源黑体作为试验目标来进行试验温度数据采集。实验结果表明：搭建的双波段试验系统不需要知道目标发射率，也能较为精确地得到中低温物体的真实温度。当系统标定置信度为0.95时，物体的标准偏差在3℃以内。验证了搭建测温系统的正确性，实验装置的搭建对中低温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。

双波段比色测温方法及其分析

通过对目前主要的几种红外测温原理的分析 ,指出了它们的局限性 ,并由此重点分析了双波段红外比色测温方法 ,讨论了双波段红外比色测温的灵敏度和测温适用范围。研究结果表明可充分利用双波段红外热像 ,确定景物场景的温度场 。

双波段比色测温技术及实验测试

温度是自然界最重要的物理量之一,在不知道被测目标发射率的情况下,为了精确测量中低温(50～400℃)物体的真实温度,建立了双波段比色测温的实验系统。首先,根据双波段比色测温法的实验原理选择合适的实验器件,并对实验器件进行校准,用工程软件进行离散数据的曲线拟合,即对实验器件进行标定。然后,在实验器件被标定的基础上进行实验测量,即用设定温度的面源黑体(50～400℃)作为被测目标来采集数据。最后,将实验数据的计算结果(即被测物的实验真温)与设定温度进行比较,找出误差存在的原因和提出改进方法。实验结果表明:此实验系统是完全可行的,且当实验系统的标定置信度为0.95时,物体的真实温精度误差为5℃。搭建的双波段实验系统能较为精确地测量中低温物体的真实温度。

双波段宽带减反膜的研究

根据电视/红外双色制导的要求，研制了锗酸盐基底上的双波段宽带减反膜。其膜系设计采用二氧化钛和二氧化硅分别作为高、低折射率膜料的13层膜堆，镀制的膜层满足环境稳定性标准。在0．56-0．75μm波长范围内，双面镀膜后的平均透过率大于98％，单面平均剩余反射率不超过0．5％；在3．6～4．8μ波长范围内，双面镀膜后的平均透过率至少可达到85％，单面平均剩余反射率不超过1．5％。

红外自适应系统中双波段望远镜与红外物镜设计

大孔径红外光学系统往往易受自重和环境温度影响造成像质恶化,引入自适应光学技术的红外自适应系统能够很好地解决该问题,为此设计了一个用于Hartmann-Shack波前检测的红外自适应光学系统。重点设计了10×可见光与中波红外双波段望远镜,物镜为卡赛格林反射物镜组,无需消色差,在可见光与中波红外2个波段实现了消色差目镜设计;还设计了红外成像中继光学系统,可实现100%冷光阑效率,并补偿望远镜在中波红外波段的残余像差,使最终设计的光学系统MTF接近衍射极限,达到了0.5以上,满足设计指标要求。

汽车零件激光焊接质量控制

从激光器输出的偏振特性、辅助吹气系统的设计和实时控制3个方面介绍汽车零件激光焊接质量控制研究工作的进展情况。

红外搜索跟踪系统的关键技术和解决途径

首先,介绍了红外搜索跟踪系统的应用特点,论述了目前国内红外系统,包括光学系统、红外传感器和图像分析处理技术3方面制约因素;然后,分析了目前红外系统存在的关键性和瓶颈性问题;最后,给出了解决上述问题的关键技术,提出红外成像系统新体制和红外图像处理新技术是提高国内红外目标探测能力的有效途径。

基于双潜变量技术的SPA算法应用于NIR波长筛选

利用近红外(NIR)光谱技术定量检测鱼粉的灰分含量,提出基于双潜变量技术的改进连续投影算法(DLV-SPA),针对光谱矩阵和目标成分进行双潜变量提取,结合连续投影完成特征变量筛选,为NIR定量分析提供有效的信息波长,实现降维定标,以达到提高预测精度的目的。结果表明,DLV-SPA方法应用于鱼粉品质的NIR定量检测,能够快速有效地完成信息波长筛选。该方法为动物养殖业提供了一种有潜力的品质检测技术,具有一定的应用价值。

共口径双通道红外扫描成像光学系统

对双波段红外扫描成像光学系统进行了研究,结合三次成像技术和100%冷光栏效率技术,设计了一个共口径双通道红外扫描成像光学系统。该系统包括前端共用的双反射系统、分束镜、准直镜组、扫描镜和成像镜组。光波经过双反射系统在主镜之后被分束镜分成中波红外通道(3μm～5μm)和长波红外通道(10μm～12μm),经准直镜组及成像镜组会聚探测器上,实现中波红外系统与长波红外系统共口径同步成像。设计结果表明,长波红外系统传递函数在18lp/mm处达到0.4以上,中波红外系统传递函数在18lp/mm处达到0.78以上,满足实际应用的要求。

双像双视场红外光学系统

介绍了一种双像双视场红外光学系统,对其设计方法、分光原理和分光元件进行了深入讨论。由于使用了孔径分光、光楔对双视场图像进行空间分离、二向色性分束镜进行光谱细分,两光路合一,使卡塞格林光学系统的潜力得到了充分发挥,实现了共窗口、共探测器的双像双视场成像光学系统。系统能提供一幅场景的两幅图像,两视场之间无需切换,两视场具有不同的光谱波段。通过电子系统的波段比处理技术,能提高整机系统的抗干扰能力,提高整机系统的探测精度和识别概率。

双波段比色测温技术的应用

影响辐射测温准确性的因素很多,其中周围环境干扰和物体发射率是主要影响因素,使用比色测温技术可以很大程度上减弱这两种影响。文中介绍比色测温技术的原理,详细说明在比色测温系统中双波段的选取问题,列举实际系统标定过程中出现的一些问题,结合理论知识对这些实际问题进行分析,通过误差分析得出影响实验的主要因素。实验结果表明,温度在600～1 000℃之间,拟合曲线法的最大误差为3.06%,温度越低噪声对实验精度影响越大,测温距离也是导致测量误差产生的主要因素。

基于双波段比能量法的非接触测温系统的研究

为实现表面发射率未知但稳定的材料的中高温(300~550℃)温度的精确测量,提出了一种双波段比能量测温法,并基于该方法设计了一套非接触测温系统。非接触测温系统选用工作波段为0.9~1.65μm和5.5~14.5μm的红外辐射传感器,传感器将2个波段的能量信号转化为电压信号,并将电压信号做比值,得到和温度相关的K因子,使用面源黑体炉和金属样板对系统进行标定及测试。实验结果表明:使用双波段比能量测温法的非接触测温系统不需要知道目标发射率,也能较为精确地得到中高温物体的真实温度,且温度误差在10℃以内。基于该方法的非接触测温系统对中高温物体真实温度的精确测量具有重要的研究意义。

红外双波段点目标双色比分析与处理

红外双色比能够表征目标的温度信息,但点目标双色比受噪声、探测器盲闪元以及跨像元因素干扰,难以准确测量,影响测温精度。应用递归图法定性分析和判断了点目标双色比的非平稳性。针对这一特性,先对点目标信号应用移动平均滤波做预处理,再通过小波软阈值去噪对双色比进行降噪处理。试验结果表明,在信噪比大于12的条件下,该方法可以实现静态点目标1 K温度分辨率,慢速动态点目标2 K温度分辨率。

双波段／双视场非制冷红外光学系统设计

针对320×256双色非制冷探测器，设计了双波段／双视场红外光学系统，该系统可以实现焦距为37mm／100mm两档切换，工作波段为3．7-4-3μm/7．7～9．3μm。系统F数为1．2，由5片透镜组成，包含3个非球面。设计结果表明，该系统具有结构简单、透过率高、体积小、像质高等优点。

红外双波段折衍混合光学-数字联合系统设计

传统单层衍射元件的衍射效率在入射波长偏离中心波长时急剧下降,因此在宽波段红外系统中应用时会导致成像模糊。通过分析视场对含衍射元件系统点扩散函数(PSF)模型的影响,提出了减小视场影响的光学-数字联合设计方法;该方法通过将优化的权重赋予不同的衍射级次,使系统的PSF不随视场变化,同时将单层衍射元件中心波长设计在中波,在长波波段利用所构建的PSF模型通过图像重建达到双波段成像的目的。采用该方法设计了红外双波段折衍混合系统,在中波波段,该系统在17 lp/mm处的MTF为0.7;长波重建图像在主观上明显清晰,多个图像质量评价函数均有所提高。结果表明,该设计方法可以实现单层衍射元件在红外双波段上的应用。

基于双波段光谱仪CGMD-302的小麦叶面积指数和叶干重监测

为探究双波段光谱仪CGMD-302在监测小麦长势上的可靠性与精准性,同时使用高光谱仪UniSpec SC与双波段光谱仪CGMD-302测试各生育时期小麦冠层信息,并定量分析了植被指数NDVI、RVI、DVI与叶面积指数和叶片干重之间的线性关系。结果表明,基于相同波段反射率计算出的高光谱仪植被指数和双波段光谱仪植被指数均能较好监测小麦群体长势。在CGMD-302监测的叶面积指数模型中,拟合方程的决定系数(R^2)均高于0.89,用以检验模型的均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)分别小于0.792和0.225;叶片干重模型中,决定系数(R2)均高于0.85,用以检验模型的均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)分别小于440kg/hm^2和0.239。通过分析发现,施氮270kg/hm^2既能保证产量又能兼顾品质,可作为适宜施氮量。适宜施氮量下,拔节期和孕穗期小麦适宜叶面积指数分别为:3.65±0.09和5.95±0.32;适宜叶干重分别为:(1 554±168)和(2 231±130)kg/hm^2。结合CGMD-302监测模型可推算出拔节期和孕穗期适宜冠层群体的植被指数区间并应用于冠层群体诊断。

中波/长波双色红外光学系统材料选择

为成功应用新一代红外探测器,须要设计出能够同时具备双/多色成像能力的光学系统。提出了针对双色红外光学系统材料选择的计算评价方法,其评价项包括绝对光焦度和设计谱段内多个波长下的平均离焦两项。利用该方法对可选的材料组合进行评价,可以快速高效地获得最佳材料组合和元件初始光焦度分配。通过分析评价,适用于中波/长波双色红外光学系统最佳的两片透镜材料组合方式为Zn S/IG2,最佳的三片透镜材料组合方式为Ge/Zn S/GASIR1。通过对组合的详细设计分析验证了该评价方法的有效性。最佳组合可作为透镜组元,为实际光学系统设计提供良好起点。

双波段LED太阳能杀虫灯对茶园害虫的控制作用研究

2016—2017年,在江西靖安白茶生产区调查了茶园主要害虫的扑灯情况,并对自主设计的双波段LED杀虫灯在茶园的应用效果进行了试验。结果表明,双波段LED杀虫灯共诱5目13科15种昆虫,诱虫谱较广。灯下鳞翅目害虫量占诱虫总量的54.0%,半翅目占35.2%,鞘翅目占7.3%,其他害虫占3.5%,主要害虫有假眼小绿叶蝉、茶毛虫、茶尺蠖及金龟类害虫等。诱到的天敌有草岭、瓢虫、蜻蜓等,益害比为1:52.9,生态效益较好。试验区减少用药次数和用药量,可以降低防治成本950元/hm2。

双波段信号实时监测高功率激光焊接

记录和分析了高功率激光焊接中工作区的紫外和红外信号，着重分析了双波段信号与离焦量变化的对应规律。