激光大气散射离轴探测分析

利用Mie散射理论,通过数值计算得到了1.06μm激光在低空大气中传输时的散射特性;不同尺度参数的粒子的散射光强分布相差极大,随着尺度参数的增加,散射光强越来越集中于前向;复折射率的变化对散射光强影响不大。通过对大气散射的辐照度理论分析和数值计算,得到大气散射的辐照度随离轴距离的增大而近似按反比规律下降的特征;同时,对不同能见度下的散射辐照度进行了数值计算,能见度的不同只影响散射强度的大小,而不影响散射强度的分布。不同散射点的散射光到达探测器所需的时间不同,延迟时间与离轴垂直距离和探测角呈简单的线性关系,这些特征为激光散射离轴探测提供了理论依据和参考。

离轴探测自动调焦特性

本文用几何光学描述了离轴探测调焦误差信号与系统参数的关系,并与实验结果进行了比较。用作光盘存储调焦伺服取得了0.25μm的自动调焦精度。

激光大气散射离轴探测建模及仿真

基于米氏散射理论,建立了波长1.064μm激光离轴散射探测模型。利用编程语言MATLAB设计了激光离轴散射探测仿真软件,该软件能够仿真计算多种大气传输条件下的散射辐射参量,并绘制相应的曲线。对激光告警散射截获半径评估和制导激光散射光特性进行了仿真计算,结果表明,该模型能够预测不同气象条件下的散射参量,为系统设计者和工程使用方提供了简便、快速的大气散射仿真工具。

三维离轴散射探测与定位方法研究

论文在分析激光传输与探测器结构特点的基础上,建立了三维离轴探测模型;计算了球形粒子对高斯光束的散射光强度分布,得到了探测器有效面积上的光通量公式;由于激光主脉冲光束与散射光都以光速传播,不同散射点的散射光到达探测器所需的时间不同,提出了利用延迟时间对三维空间激光进行测量与定位的方法.延迟时间与离轴距离和探测角有关,在远离光源、近轴探测时,延迟时间与离轴垂直距离和探测角呈简单的线性关系,因此,可以通过精确的时间测量,实现对激光的散射探测.

一种新的自动调焦方法——离轴探测法

本文提出了的种新的自动调焦方法——离轴探测法,此法没用任何附加元件,结构简单、装调容易、线性度好、灵敏度高、调焦范围大、实用性强;介绍了此法的原理、理论计算结果及实验结果;给出了应用实例.

1.064μm激光大气散射离轴探测特性研究

针对离轴激光驾束制导所受气溶胶的影响,基于Mie散射理论,分析了大气分子和气溶胶粒子的散射特性,建立了离轴激光探测模型,通过对1.064μm激光在低空大气传输特性的研究,仿真并分析了三种气溶胶类型与相位函数、直接辐射、散射辐射的相关关系。结果表明,气溶胶类型是影响离轴激光探测结果的一个重要因素;在气溶胶的影响下,直接辐射能量最高衰减60%;在气溶胶类型、相对湿度和探测器不变的情况下,短距离(1 km、3 km)探测辐照度强度下降较快,长距离(8 km)可在更远的离轴距离被探测器接收,且最终强度都趋近于1 W/m~2;在离轴探测角度不同时,较小的散射角会传播到更远的离轴距离,较大散射角会接收到更多的辐照度能量。

基于大气散射延时的激光离轴检测方法

文章基于激光的传输和散射物理特性,建立了激光信号探测的二维解析模型,得到了在不同探测角度条件下的散射场能量,导出了后向散射光的到达延迟时间与探测角度和离轴距离关系的理论公式。在近轴、远距离传输情况下的离轴距离与延迟时间成简单的线性关系。延迟时间虽然取值很小,但大于脉冲宽度,提出了采用精确测量接收信号的延迟时间来实现二维空间中激光束离轴定位的方法。

基于实测数据的激光离轴警戒距离评估技术研究

通过分析和总结以往激光警戒设备离轴探测距离的测试和评估方法,提出了一种基于概率统计和多次曲线拟合的评估新方法。利用试验外场的阵地保障条件,测得了典型指示激光源远场激光辐射照度分布,建立了单点处指示激光辐射照度概率分布模型,再通过多次曲线拟合得到离轴探测距离与指示激光辐射照度关系曲线,进而得出在任意探测概率下激光警戒系统的极限探测能力。

面阵探测器对风云四号大气垂直探测仪的影响

进行大气科学研究的傅里叶变换光谱仪,必须具备高分辨率、高准确度的精细光谱才能对温度、压力和浓度等物理量进行反演。干涉仪中光线的离轴效应使仪器光谱函数发生变化。采用直接计算干涉调制函数的方法,研究了面阵探测器各个探测元离轴位置对光谱函数形状的影响;针对干涉仪使用的16×4元面阵探测器,模拟探测元不同位置的光谱函数参量的特性,结果将在仪器光谱定标中得到应用。

基于相关探测技术的激光气溶胶散射信号截获

在激光散射告警器设计中,为了兼顾探测概率与虚警概率两项指标,围绕适用于激光气溶胶散射信号探测的相关探测技术开展了理论与实验研究。在对低空中1.06μm激光气溶胶散射信号的辐照度分布与时域特征进行理论分析的基础之上,根据相关处理对信噪比的改善效果与作用条件的实验研究结果,理论计算了基于相关处理的激光告警设备的探测灵敏度,并据此研制了实验装置,在外场实验中实现了激光气溶胶散射信号的离轴截获。研究结果表明:相关探测技术能够在保持低虚警的同时,进一步提高探测装置的散射信号截获能力,是一种提高散射探测概率的有效途径。

激光告警中来袭激光方向的确定方法

针对激光告警中来袭激光方向的确定,应用基于米氏散射的激光离轴探测模型,采用可以获取激光束传输方向上最大辐照度点位置信息的散射告警器对来袭激光方向进行测定.在此过程中选取两个激光告警器,根据激光束与告警器的不同位置关系,分两种情况计算激光束方向.经理论计算验证,在不增加探测器数量的情况下,该方法可以准确地确定任意来袭激光束方向,简化了探测系统.由于探测器的位置不受离轴距离等因素影响,故处理的数据较少,性价比高,实时性强.

后置分光瞳激光差动共焦曲率半径测量

为了提高曲率半径的测量精度,提出后置分光瞳激光差动共焦曲率半径测量方法,研究了后置分光瞳差动共焦测量原理和虚拟针孔定位算法。在共焦测量系统的探测光路中通过D型光阑遮挡,使一半测量光束聚焦在焦面探测CCD,采用虚拟针孔定位算法对该CCD探测的艾里斑进行分割焦斑差动相减归一化探测,然后利用差动共焦曲线的零点对被测件的“共焦”位置和“猫眼”位置进行精确定焦并测得它们之间的距离,最终实现曲率半径的高精度测量。实验结果表明:该方法测量的曲率半径为-121.2094 mm,测量重复性优于5×10^(-6),无需根据测量物镜和被测镜的参数进行硬件调整,不仅满足曲率半径高精度测量的需求,还简化了光路结构,缩减了研制装调成本,为曲率半径的高精度、快速测量提供了新途径。

激光告警散射截获半径评估建模与仿真

为评估激光告警散射截获半径的边界,根据激光告警系统的散射告警原理,基于米氏散射理论,推导出适于工程应用的波长1.064μm激光告警离轴散射探测模型。分析了激光告警探测系统的主要噪声源,提出了基于激光告警阈值探测理论的散射截获半径评估方法;利用编程工具MATLAB对某激光告警系统的散射截获半径边界进行了仿真计算。