激光无线能量传输远场大光斑测试技术

无线能量传输系统作为空间太阳能电站的一个关键部分,其性能直接决定了空间太阳能电站技术的可行性。特别对于激光无线能量传输系统,准确测量激光远场光斑分布是分析和评价激光无线能量传输系统性能的有效手段。针对太阳能发电卫星轨道高、激光传输距离远、接收激光光斑面积大,并且受大气影响,光斑抖动严重,光斑能量分布以及光斑形状测量困难的问题,文章提出了基于光能探测器阵列的大面积激光光斑测试方法,采用光斑分布式测量及能量分布重构方法,完成激光无线能量传输系统远场光斑的测试,具有分布式测量,可灵活布局的特点,通过反演算法能够实现光斑能量密度分布重构,接收激光功率积分求解,光束发散角计算等,功能多样,适应能力强,为激光无线能量传输系统载荷的参数修订,以及在轨飞行任务的评价提供有效依据。

提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法

介绍了提高外场脉冲激光光斑测量距离的两个关键技术 :CCD电子快门预测和背景相减技术 ,并给出了提高白天外场脉冲激光光斑的测量距离的试验效果 ,在激光制导武器系统和激光告警系统的研制中都有重要的意义。影响白天外场对脉冲激光光斑的测量距离的主要原因是激光光斑被淹没在阳光照射的背景里 ,不能提取光斑图像。设法让电子快门的触发脉冲在每个激光脉冲到来前的固定时间间隔产生 ,保证CCD捕捉到光斑的全部能量 ,从而可以使CCD输出最亮的光斑图像。另一方面 ,在激光没有照射时 ,采集一帧图像作为背景 ,让激光照到靶板后的图像与背景图像相减 ,结果只在光斑照到的位置处有不同。在相减后的图像中 ,使激光光斑突出。

超薄铜片激光点焊工艺研究

为了能用波长为1.064μm的Nd:YAG激光器对高反射率的超薄T2紫铜进行激光焊接,通过设计激光脉冲波形中的各个参量,并在纯氮保护、离焦量为+2mm、焊接速率为1.5mm/s的条件下,应用正交试验方法研究了脉冲峰值电流、脉冲峰值时间、脉冲频率的变化对焊接试件可承受的最大剪切应力的影响。通过实验研究,得出了脉冲峰值电流、脉冲峰值时间、脉冲频率对最大剪切应力的影响规律;并观察了焊缝表面及其显微组织。结果表明,通过设计激光脉冲波形等工艺参量,采用波长为1.064μm的Nd:YAG激光器可以对高反射率的超薄紫铜进行很好的点焊。

激光光斑测试靶的参数估算

激光照射精度外场测试中,随着载机航路的变化,照射在测试靶上的激光光斑位置和尺寸是不同的。针对测试靶参数选取问题,提出了一种估算方法,建立了测试靶参数的估算模型,满足了不同载机航路的测试靶参数计算需要,为合理设置测试靶提供了一种实用方法。试验结果表明,用该方法设置测试靶倾角、尺寸及十字线位置,可以测量全部激光光斑,为准确测量激光照射精度提供了依据。

全景立体球视觉装置的镜头位置校准方法研究

全景立体球视觉装置使用机械结构将多路图像采集系统进行封装定位,能同时完成全景拼接和三维重建的功能。但缺少一种有效的校准方法,来消除由加工制造和封装结构安装所产生的微小误差,这种误差多表现为各镜头光轴不平行、所成角度不准确等,且此误差不易测量。通过分析系统封装结构和相机成像模型,采用一种激光聚焦光斑检测微调的方法,利用采集图像中激光光斑的位置作为依据,对装置中四个鱼眼镜头进行水平及角度的位置校准,这样即可使得各光轴在同一平面,且所成角度精确为90°。全景立体球视觉装置的镜头位置校准是其功能应用的重要技术前提。

飞机积冰厚度无标尺实时测量技术

通过对现有积冰厚度测量方法的分析,提出了一种基于激光斑点的无标尺测量方法。该方法采用一台激光器和两台摄像机组成一套三维测量设备,根据两台摄像机中激光光斑的位置,通过影像计算得到其三维坐标,从而得到飞机表面的三维外形。在此基础上,构建三角网（TIN）模型。通过计算搜索冰面点到TIN模型的最短距离得到积冰厚度。实验结果表明,该方法的测量精度可以达到毫米级,数据处理速度可以达到3～5fps。

上转换板在脉冲激光光斑测试中的应用

激光光斑的各项性能参数是判断激光发射器性能优劣及主要故障的重要依据,针对CCD对低、单频的红外脉冲激光响应灵敏度低,作用时间短,需要发射多次激光才有可能被CCD捕捉到以及检测效率较低的问题,将一种新型红外材料——上转换板,应用到红外脉冲激光光斑的测试,利用上转换板将红外激光转换为可见光,然后由CCD测量。测试结果表明:该设计取得了较好的效果,实现了脉冲激光光斑形心、尺寸、发散角、光强等各项性能参数的综合测试。

DP590激光胶接点焊正交试验及胶层气体排出的仿真分析

以1.5 mm厚DP590钢板为试验材料,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,设计三因素三水平正交试验,分析不同焊接工艺参数对接头焊接质量的影响;建立激光胶接点焊接头的Euler分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中空腔缺陷的形成机制;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对DP590板材激光胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明,接头力学性能指标受焊接功率的影响最大,受焊接时间的影响次之,受离焦量的影响最小;仿真结果显示胶层气化后的高压气体从上、下板之间的空隙排出,还有一部分从熔池中冲出,并留下气体排出后的气化层区;结合A扫信号与C扫描图像分析,将胶接接头分为焊核区、热影响区、气化层区及胶层区,证实了激光胶接点焊过程中存在胶层气化后的气体排出现象的存在,超声检测分析与仿真结果相吻合。

DP590双相钢激光胶接点焊接头的疲劳强度分析

为对比分析DP590双相钢激光胶接点焊接头和激光点焊接头的疲劳强度,针对 1.5 m m厚的 DP590钢板,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,进行三因素三水平的激光点焊和激光胶接点焊正交实验,通过拉剪实验获得两种接头的失效载荷;应用方差分析方法辨析焊接工艺参数对两种接头焊接质量的影响程度;开展疲劳实验,建立接头的载荷-寿命曲线,并对胶接点焊接头进行疲劳断口分析。结果表明,胶接点焊接头的拉剪失效载荷和疲劳强度均大于点焊接头;对胶接点焊接头和点焊接头的力学性能影响最大的工艺参数分别是焊接功率、焊接时间;胶接点焊接头的疲劳裂纹主要起源于热影响区,疲劳裂纹扩展区存在明显的疲劳条带,瞬断区出现典型韧窝形貌。

激光光学系统测试设备的关键技术研究

说明了激光光学系统测试设备的系统组成、功能、原理、指标,着重讲述了使用的关键技术。该设备可以测试激光光学系统的弥散斑、视场等指标。

基于激光点阵列探测的多光轴平行性外场测试方法

提出一种红外、可见光、激光三轴平行性检测的外场测试方法。在可见十字靶线和红外十字靶线重合的测试靶上,点列阵分布激光点源探测器。以重合的十字靶线为基准,点列阵探测器接受激光照射,精确定位激光光斑中心,获取激光发射轴与可见、红外十字靶线的偏差,实现多光轴的平行性检测。设计结果表明:在待测系统最远探测距离范围内,测试距离越远,平行度检测精度越高,在1.5km测试距离,激光与红外、电视光轴的平行度检测精度小于5″。

用碘酸钾粉末倍频分析法测定激光光斑

为了测量不可见的激光光斑大小,文中在激光粉末倍频测试分析的实验方法的基础上,选取适合当前条件的CCD摄像法进行了实验。获取激光光斑的一维光强分布,并运用激光光斑的高斯拟合算法(最小二乘法)处理数据,同时也考虑了粉末对光斑的散射作用,并为此拟合出了经验公式。获得的结论是,运用粉末倍频法精确计算激光光斑的直径是可行的,该方法误差约为3.6%。

复合光斑选区熔化成形技术研究

激光选区熔化技术由于是以高能激光束对金属粉末层进行选择性快速扫描,扫描过程中形成不均匀的温度场而极易产生应力,残余应力的存在易引起裂纹、变形等缺陷。采用双激光光斑复合辅以成形缸加热保温的方法,成功研制能在成形过程中提供较均匀温度场的激光选择性熔化成形装置,并进行大量工艺试验。结果表明:在成形缸进行加热保温的条件下,采用双激光复合光斑选择性熔化H13金属粉末,粉末熔道更饱满、连续,相邻熔道的浸润和搭接更均匀,成形的零件无裂纹缺陷。

基于多波段模拟激光光源技术的激光设备检测方法

运用模拟光源对光电仪器进行检测与标定是光电装备故障诊断与维修的重要方法之一,在同一检测平台上对不同波长的各种激光装备进行检测,单一波长光源已经很难满足要求。通过采用自主研发的多波段模拟光源,以及集光电测控和光电信息采集、分析、处理于一体的光电检测平台,提出了能够检测多种波长激光设备的检测方法及其检测维修的可行性验证实验装置,经实验验证表明,该方法适用于1.06,0.9和1.55μm等多种波长、不同脉宽激光检测的需要,集成化程度高,体积质量小,野外条件下检测操作简易可行。

大功率激光器综合参数测试系统设计与实现

为了满足在恶劣环境下工作的大功率激光器各项参数的综合测试需求,采用各种光电传感器件设计了一套综合参数测试系统,着重介绍了系统的硬件构成和功能实现方法。使用系统进行了激光平均功率、脉冲宽度和光斑能量分布的测试实验,实验结果表明,设计达到了预期效果,可完成某型装备中引偏用大功率激光器的测试任务。