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1.
一种基于高光谱激光雷达技术的涂改车牌识别方法
邵慧, 马万里, 曹铮, 李伟, 杨丽娟, 肖晓, 陈杰,
量子电子学报 2023, 40 (
5
): 770-779. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2023.05.016
摘要
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利用高光谱激光雷达系统采集涂改车牌空间-光谱域信息, 根据车牌逆反射特性, 设计基于光谱特征的两次 阈值法实现涂改车牌识别。首先计算光谱特征波长, 利用一次阈值法分离车牌部分和涂改部分; 其次, 计算特征波 段内车牌部分各点的光谱反射率曲线的梯度值, 利用二次阈值法判别涂改类型(背景转字符涂改和字符转背景涂 改); 最后, 根据涂改类型重建正确车牌字符, 将重建信息与二维平面数据融合得到正确的二维车牌图像, 送给车牌 识别系统进行识别。实验结果表明该方法可实现多种涂改材料以及多种涂改类型的涂改车牌识别。
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2.
电晕辐射成像仪测试平台研制及性能测试方法研究
路永玲 , 王真 , 胡成博 , 杨景刚 , 卢航
量子电子学报 2023, 40 (
5
): 780-788. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2023.05.017
摘要
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电晕辐射成像仪在电力等领域已得到广泛应用, 为了实现对电晕放电等缺陷故障的精确定位检测, 建立了核 心性能统一、科学可靠的测试平台和测试方法。首先, 对传统的电晕辐射成像仪高温黑体灵敏度测量法进行了关键 性改进, 提出了一种新的基于标准日盲紫外光源和平行光管的测量方法, 通过光源、积分球及控制系统来实现光学成 像测试、紫外灵敏度测试和带外抑制性测试。最后, 基于新方法研制了一套全新的电晕辐射成像仪光学成像性能、紫 外灵敏度及带外抑制性能测试平台。研究结果表明: 所提出的测试方法和搭建的测试平台更易评估电晕辐射成像仪 性能的真实情况, 满足电晕辐射成像仪实际测试的需求。
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3.
大口径地基太阳望远镜温度传感器标定方法
闫智武, 顾乃庭, 饶长辉,
量子电子学报 2023, 40 (
4
): 588-596. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2023.04.018
摘要
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107
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热控系统是大口径地基太阳望远镜的重要组成部分, 它能最大限度地减小主镜面的视宁度效应和内部视宁 度效应。在热控系统中, 温度传感器是监控主镜表面、热光阑表面和环境真实温度的“眼睛”, 因此, 其精度对热控系 统乃至整个望远镜的性能均有影响。针对现有商用传感器精确度不高、零点和响应曲线随时间变化而变化等缺陷, 在将其组装入太阳望远镜之前, 必须先对其进行标定。本工作采用一元线性回归的标定方法, 通过修正传感器的响 应曲线, 从而提高传感器的测量精度。建立相应的实验装置, 验证了该标定方法的可行性和有效性。验证结果表 明, 温度传感器的测量误差由1.5 oC 以上降低到0.05 oC 以下, 可以满足大型地基太阳望远镜热控制系统的要求。
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4.
基于光纤光声传感的油中溶解气体分析系统
陈珂 马凤翔 赵跃 李辰溪 安冉 朱峰 杭忱
量子电子学报 2023, 40 (
4
): 597-605. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2023.04.019
摘要
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129
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针对目前变压器油中溶解气体分析装置体积庞大、抗电磁干扰能力弱、油路复杂等问题, 将光纤传感和光声 光谱技术结合, 设计了一种基于光纤光声传感的变压器油中溶解气体分析系统, 用于检测油中溶解的微量乙炔气 体。通过谱线分析优化激光波长, 并设计了恒温激光驱动模块。采用两根单模光纤分别将泵浦激光和探测光传输 到光声探头中, 气体吸收光能产生的光声信号由法布里-珀罗干涉型悬臂梁探测, 并利用设计的光谱测量和信号处 理模块进行解调。实验结果表明, 设计的光纤光声传感系统可有效探测出变压器油中溶解的乙炔气体的光声信号, 检出限达到0.5 μL/L。
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5.
太阳光谱辐照度仪光机系统设计
黄雄豪, 王 洋, 李 新, 张艳娜, 刘恩超, 张 权, 郑小兵∗
量子电子学报 2022, 39 (
5
): 806-814. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2022.05.014
摘要
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556
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为高精度监测太阳光谱辐照度变化, 设计一款高精度太阳光谱辐照度仪用于获得太阳光谱辐照度数据。 该辐照度仪设计了三种光路完成性能指标, 其主光路用于测量光谱辐照度, 参考光路用于波长标定, 太阳跟踪 光路用于室外精密跟踪太阳。详细介绍了辐照度仪主光路的设计, 主光路采用 Fe´ry 棱镜进行色散与会聚, 辐照 度仪入射狭缝通过 Fe´ry 棱镜成像到棱镜焦平面。通过旋转棱镜, 在辐照度仪焦平面通过两个单元探测器获得 380∼2500 nm 光谱辐照度。通过理论分析和实验验证, 在 380∼2500 nm 光谱范围内仪器的光谱分辨率小于 40 nm。采用标准灯对太阳光谱辐照度仪进行光谱响应范围验证, 结果表明仪器的光谱范围满足测量需求。
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6.
石墨烯基杂化聚合物太阳能电池中光活性层 组成对器件性能的影响
孟维利∗, 王晴晴, 邵静, 程宏伟, 宫昊
量子电子学报 2022, 39 (
4
): 613-619. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2022.04.017
摘要
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利用溶剂热法可控制备了具有不同质量比的还原氧化石墨烯/CuInS2 量子点(rGO/CuInS2-QDs) 杂化材 料。将rGO/CuInS2-QDs 杂化材料与聚(2-甲氧基-5-(2- 乙基己氧基)-1, 4-苯撑乙烯基) (MEH-PPV) 共混作为光活 性层, 制备了石墨烯基杂化聚合物太阳能电池, 研究了rGO/CuInS2-QDs 杂化受体材料中rGO 与CuInS2-QDs 的 质量比(x) 以及聚合物给体材料MEH-PPV 与rGO/CuInS2-QDs 杂化受体材料的质量比(w) 对器件性能的影响。 结果表明, 光活性层复合膜中rGO/CuInS2 (x = 0:25) 杂化受体材料含量由10% (w = 9) 增加到17% (w = 5) 时, 器 件的电子收集效率(c) 由0.61 提高到0.78, 使得器件的光电转换效率得到提高。
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7.
基于FPGA 的激光雷达数据采集卡设计
曹也, 程亮亮, 杨昊, 方志远, 李路, 邓旭, 邢昆明, 王邦新, 谢晨波,
量子电子学报 2022, 39 (
4
): 620-631. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2022.04.018
摘要
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502
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激光雷达作为大气探测的有效手段之一, 逐渐向小型化、轻量化的趋势发展。针对激光雷达的功能专 用性, 基于现场可编程门阵列(FPGA) 对探测、采集系统进行了集成优化设计。逻辑中各模块之间通过握手协 议和同步有限状态机有序配合完成数据链路的构建和传递。系统以FIFO 作为ADC 的数据存储器, 通过AXI 总 线协议配合Xilinx MIG IP 有序将FIFO 的数据突发缓存到DDR 中, 并且通过千兆以太网完成对采集数据的传 输。该激光雷达数据采集卡集成光电倍增管增益控制和回波信号采集功能, 并采用兼容性硬件和逻辑设计, 具 有集成度高、增益调节便捷且精度高、采集快速方便以及快速适配等诸多优点。
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8.
双波长智能协同激光制导方法研究
毕祥丽, ∗, 宋毅恒, 闫秀生, 高文清,
量子电子学报 2021, 38 (
6
): 863-871. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2021.06.015
摘要
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382
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针对激光制导武器当前面临着激光有源干扰而难以发挥其应有作战效能的现实, 提出了双波长多模智 能协同激光制导方法和具有强抗干扰能力的激光制导技术。基于激光制导武器国内外发展现状及其发展趋势, 提出 1.06 µm 脉冲激光、0.808 µm 连续波调制激光与北斗卫星导航系统 (BDS) 的双波长多模智能协同制导的总 体构想。该方案通过多模智能协同制导攻击、双波长多模激光同一化探测和多模激光制导抗干扰技术实现双 波长多模激光制导, 1.06 µm 脉冲制导阶段采用随机脉冲编码防破译抗激光欺骗干扰, 0.808 µm 连续波调制激光 制导采用窄带滤波、相关检测等方法抗阳光反射干扰。所提方案提升了现有激光制导武器的制导性能、抗干 扰能力以及智能探测与识别攻击目标能力。
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9.
机载近红外偏振激光雷达探测过冷云研究
李仕春, ∗, 黄祖鑫, 石东东, 辛文辉, 宋跃辉, 高 飞, 华灯鑫, ∗
量子电子学报 2021, 38 (
6
): 872-879. DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2021.06.016
摘要
(
227
)
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针对过冷云分布的探测, 设计了一种近红外机载偏振同轴微脉冲激光雷达系统。该系统采用波长 1550 nm 激光激励, 可有效减少云中小尺度气溶胶粒子的消光, 从而提高大尺度云粒子的探测距离和效率。通过非球 形粒子的退偏比来甄别云粒子相态, 同时提出了云含水量的激光雷达反演算法, 并结合机载温度数据和对流层 特征, 反演过冷云的空间分布。基于标准大气模型和机载仪器的云粒子谱数据, 仿真分析了不同激励波长偏振 微脉冲激光雷达在两种对流层云中的探测性能, 结果表明下层云中的探测距离约为 1.1 km, 而上层云中的探测 距离可达 1.5 km。
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10.
熔石英损伤特性原位测量方法研究
李文彩, 马玉良, 陈坚
量子电子学报 2021, 38 (
1
): 94-98.
摘要
(
560
)
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为建立完善的熔石英元件吸收缺陷检测体系, 有效提升熔石英元件的抗激光损伤阈值, 设计了一套熔石 英损伤特性原位测量装置, 包括光热扫描测量与拉曼光谱测量两部分。实验表明, 该装置不仅可以对熔石英样 品的定点损伤特性进行测量, 同时可以通过二维光热扫描测出样品的吸收特性和缺陷分布。此外, 通过该装置 的显微拉曼光谱测量模块可实现在辐照过程中对缺陷所致拉曼带的原位测量, 获取激光辐照过程熔石英材料改 性的信息, 对有效控制和评价熔石英激光损伤特性具有重要意义。
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11.
大气湍流下圆偏振调制性能分析
张莉, 汪井源, 郑吉林, 张晗, 蒲涛
量子电子学报 2020, 37 (
6
): 737-744.
摘要
(
566
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结合孔径平均技术, 研究了湍流和瞄准误差联合效应信道下圆偏振移位键控(CPOLSK) 调制的误码率和 中断概率性能。基于Meijer G 函数, 推导了CPOLSK 调制误码率和中断概率的闭合表达式; 仿真研究了归一化波 束宽度、归一化抖动标准差以及接收孔径对系统平均误码率、中断概率的影响, 进行了数值分析, 并与开关键控 调制(OOK) 的误码率进行了比较; 通过蒙特卡洛仿真, 对基于偏振调制的自由空间光(FSO) 通信系统性能的数值 分析结果进行了验证。结果表明: 同一条件下, CPOLSK 调制的误码率性能优于OOK 调制; 归一化波束宽度对系 统性能的影响是非线性的, 存在最优值; 随着归一化抖动标准差的增大, 系统的性能会下降; 增大接收孔径尺寸, 可 以有效地提高系统的性能。研究结果对FSO 通信系统的设计具有实际指导意义。
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12.
激光诱导击穿光谱技术对大气气溶胶中Cr元素的检测
郭旺林, 邱荣, 王昶沣, 王慧丽, 叶成, 吕罗庚,
量子电子学报 2020, 37 (
6
): 745-751.
摘要
(
479
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大气气溶胶中重金属污染物能够对生态系统甚至人体造成不利影响, 因而对其中重金属污染物进行检 测和分析是有必要的。利用激光诱导击穿光谱(LIBS) 技术, 对持续收集20 min 的大气气溶胶进行金属元素的 定性分析和有毒重金属的定量分析, 并重点研究了在本实验系统下气溶胶中Cr 元素的LIBS 分析谱线。随后经 归一化处理研究了大气气溶胶中Cr 元素强度与中国环监总站公布的PM2.5 和PM10 含量之间的关系, 通过建 立重金属元素的定标曲线检测了气溶胶样品中重金属元素的含量, 并计算了相关重金属元素的检测限。实验结 果表明, 大气气溶胶中含有Cr、Na、Mg、Al、Ca、Fe、Ba 等金属元素, 其中Cr 元素谱线强度与中国环监总站 公布的PM2.5、PM10 数据成正相关, 尤其与PM2.5 数据相关性更好。本实验建立的重金属元素定标曲线相关 系数R2 在0:995 0:997 之间, 检测限在1:9 3:6 mg/kg 之间, 表明该方法可以用于快速检测大气气溶胶中的重 金属元素含量。
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13.
基于激光诱导击穿光谱检测水稻叶片镉的研究
徐 聪, 范 爽, 徐琢频, 程维民, 杨 阳, 刘 晶, 张鹏飞, 吴跃进, 王 琦
量子电子学报 2020, 37 (
3
): 363-369.
摘要
(
73
)
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水稻是我国主要的粮食作物之一,重金属含量的检测对其安全性及品质具有重要意义。激光诱导击穿光谱(LIBS)有望克服传统方法检测耗时的缺点,实现水稻等作物植株中重金属含量的快速原位定量检测。利用共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)技术对水稻叶片中的重金属镉(Cd)元素进行了分析。由于不同的特征谱线对结果有不同影响,为获取更准确、稳定的分析结果,采用样品表面多点烧蚀的实验方法,讨论了Cd I:288.8 nm、Cd II:214.4 nm和Cd II:226.5 nm三条共振线对于定标曲线相关系数(R2)和预测结果的影响。对比研究发现,532 nm激光先于1064 nm激光进行激发,且两束脉冲时间间隔为0.5 μs时能够获取最好的光谱强度;在三条分析谱线中,Cd I:288.8 nm、Cd II:214.4 nm和Cd II:226.5 nm谱线的定标曲线R2值分别为0.86、0.60和0.93,原子谱线定量结果高于离子谱线;Cd I:288.8 nm谱线预测相对误差低于10%,检测限是3.03 mg/kg。实验表明通过对LIBS检测条件的优化,可以实现对水稻叶片中的重金属含量的检测。另外实验中所优化的光谱采集和特征谱线选择方法,也有望应用在不同农产品的重金属成分检测上。
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14.
一种基于STM32的星载FPGA在轨重构方法研究及地面验证
赵伟, 王煜, 赵欣, 鲁月林
量子电子学报 2020, 37 (
3
): 370-377.
摘要
(
80
)
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为了实现某星载差分吸收光谱仪CCD驱动电路的FPGA在轨重构功能,介绍了一种基于STM32的星载FPGA在轨重构的地面验证方法。分析了实际的重构方案并提出地面实验方案,从硬件设计和软件设计两个方面阐述了地面实验的总体方案。经过实验室测试验证,上位机发送和回读的数据一致,STM32可以模拟JTAG协议实现加载配置数据至FPGA,重构时间可缩短至800 ms。该方法的硬件和软件设计是合理可行的,可以完成对FPGA功能的修改。该方案可为CCD驱动电路的FPGA重构方法提供参考。
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15.
基于ISSTES算法的敦煌场地红外特性研究
周 艳, 张运杰, 张允祥, 李 新 , 郑小兵
量子电子学报 2020, 37 (
2
): 229-234.
摘要
(
81
)
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敦煌场地光谱发射率和温度是基于敦煌辐射定标场开展卫星遥感器热红外波段在轨辐射定标的重要参数。利用便携式傅里叶变换红外光谱仪(D&P 102F)和红外标准板在2018年8月对敦煌辐射校正场地表发射率光谱进行了不同时间和观测条件下的多次测量。基于光谱多次迭代平滑温度与发射率分离算法(ISSTES),通过设置不同精度的温差间隔,对测得的野外光谱数据进行多次迭代平滑分析处理,实现了敦煌场地光谱发射率与温度的分离。与采用多通道法温度与发射率分离算法获得的CE312通道发射率进行比较,结果表明各个通道发射率的误差均在0.011以内,验证了试验获得的敦煌场地光谱发射率和温度具有较好的精度。本试验为基于敦煌定标场开展卫星遥感器热红外通道在轨辐射定标提供参考。
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16.
星载激光雷达中固态标准具的结构设计及检测
邵甲第, , 谢晨波, 李 路, 庄 鹏, 方志远, 付松琳, 曹 也, 杨 婧
量子电子学报 2020, 37 (
2
): 235-241.
摘要
(
61
)
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星载云-气溶胶激光雷达可精确获得全球云-气溶胶探测数据,利用干涉仪窄带滤波器来探测大气中的云和气溶胶可以提高回波信号的信噪比,并可进行全天探测。根据星载激光雷达对使用环境以及温度调谐的要求,选择固态标准具来实现所要求的干涉仪滤波器,对其材料的选择和结构的设计进行了分析,在封装设计时增加了温控结构,并对固态标准具进行了热应力耦合分析。综合考虑工作温度和入射角度的影响,给出最优的性能测试方案,根据方案测得固态标准具的温度调谐满足中心波长调谐范围。
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17.
激光在非Kolmogorov湍流大气中传输及其相位补偿研究
李 南, 乔春红, 张鹏飞, 冯晓星†, 范承玉
量子电子学报 2019, 36 (
6
): 745-751.
摘要
(
86
)
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基于非Kolmogorov湍流谱理论,建立了激光在非Kolmogorov谱湍流大气中传输的数学物理模型,并在此基础上进行了数值仿真。结果表明湍流谱指数对激光传输特性及其相位补偿有重要影响。在相同广义大气折射率结构常数条件下,湍流谱指数接近区间(3,4)两端时,激光远场光束质量较好;湍流谱指数趋向4时自适应光学相位补偿效果较好。在广义大气相干长度相同的条件下,峰值Strehl比随湍流谱指数增加而增加。另外,针对归一化功率谱下激光传输特性进行了探讨,初步揭示了激光在非Kolmogorov湍流大气中的传输机理。
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18.
地基月球自动观测辐射仪的跟踪系统设计
徐海东1,2, 张艳娜1, 张运杰1, 李 新1, 黄雄豪1,2, 侯志宽1,2, 郑小兵1
量子电子学报
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19.
基于直流无刷力矩电机的二维转台研制
徐 刚1,2, 詹 杰1, 徐文清1*, 朱文越1
量子电子学报
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20.
基于比值法的地表反射率测量系统研究
侯志宽1,2,张艳娜1,李 新1,刘恩超1*,张 权1,徐海东1,2,郑小兵1
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