电离辐照诱发面阵电荷耦合器暗信号增大试验

针对电荷耦合器件(CCD)在空间轨道环境中应用时易受到辐射损伤的影响,对面阵CCD的电离辐照损伤效应问题进行了试验研究.首先,通过开展面阵CCD60 Co γ射线电离辐照效应试验,在暗场条件下测试了面阵CCD辐照后输出信号随积分时间的变化,并拟合计算出暗信号斜率.然后,对比分析了不同偏置条件下辐照后暗信号退化的试验规律;分析了不同偏置条件下辐照后暗信号的退火恢复情况;分析了不同积分时间、不同总剂量下的暗信号不均匀性的变化规律.最后,阐述了电离辐照损伤诱发面阵CCD暗信号增大的物理机制.结果表明:面阵CCD对电离辐照损伤很敏感,在进行航天器成像系统设计时,要充分考虑CCD受电离辐照损伤带来的影响.     

先进的CCD线成象器件

本文介绍了美国仙童相机和仪器公司制造的新型高速线成像器件CCD 133和143的设计和工作原理。CCD133和143各包括1024和2048个光敏元,光敏元中心间距皆为13微米。和第一代器件CCD121和131比较,第二代器件CCD133和143的整个性能都有提高,具有更高的灵敏度,较低的暗信号,并增强了兰色光谱的响应。由于器件将时钟脉冲驱动电路组合在一起,因此它们在工作时仅需要二个外部时钟脉冲信号。CCD133和143已经达到高达20兆赫数据率的优良性能指标。这二个器件是为包括高速传真、光学特征识别在内的页面扫描应用,以及为要求高分辨率、高灵敏度和高速的其他成象系统的应用而设计的。     

紫外CCD敏感器头部电路系统的研究

介绍了我国探月工程之嫦娥一号卫星的紫外CCD敏感器系统的CCD电路的软硬件的开发研究.紫外CCD敏感器由光学结构、CCD及处理线路、数据处理单元及其软件组成.入射光经光学系统后,照射在CCD敏感元件,经视频处理电路处理后形成数字图像信号.数字图像信号保存在数据存储器中,由数据处理器进行分析处理.计算得到月球的中心并转换为探测器对月姿态角,其中紫外CCD敏感器头部电路包括CCD电路、时序电路、驱动电路、视频处理电路和电源电路.核心器件CCD采用E2V公司的CCD48-20芯片,文中重点介绍该CCD的时序、驱动和Smear等难点问题.      

太阳X-EUV成像望远镜的移动补偿系统

卫星帆板转动和自身颤动会导致太阳X射线-极紫外射线(X-EUV)成像望远镜的成像质量下降.用移动补偿系统控制相机的CCD驱动器,使势阱转移到相邻相的位置上,转移的方向正好与图像在传感器上移动方向一致,使得图像的每个光子在移动后仍然落入传感器的同一个势阱内,补偿由于帆板移动造成的图像偏移.CCD相移沿列的方向进行,而CCD的列平行于东西向.高精度太阳敏感器使用两轴直角坐标来定位太阳的位置.移动补偿系统只使用其中一个轴向数据,由于南北指向误差远远小于东西指向,因此不对南北指向补偿.该移动补偿系统利用高精度太阳敏感器构成半闭环控制系统,通过偏移CCD势阱来实现一个方向上的移动补偿.该方案可以在不增加成本的前提下,消除长时间曝光过程中的太阳的平移和帆板颤动对图像质量造成的影响,扩大动态观测范围.      

基于CCD摄像法进行液位测量的研究

建立了用于液位测量的CCD摄像测量系统。在散射照明的条件下,液位图像成像到高分辨力的电荷耦合器件上,然后通过对传感器信号进行分析和处理,可以精确地计算出液位的高低。利用CCD摄像法实现液位精确测量,处理电路采用C8051F060单片机为核心器件对传感器输出信号进行处理,通过单片机串口将采集的数据传输给计算机。系统具有非接触、实时性、高准确度以及自动化的特点。     

轨道末期星载相机侧摆成像匹配分析与实验

通过分析卫星轨道末期星载TDI CCD相机成像面临的数据读出频率过大、像移失配严重等瓶颈问题, 提出了轨道末期卫星侧摆成像匹配方案. 依据轨道衰减高度, 设计侧摆成像匹配模型, 计算出轨道高度与匹配成像侧摆角度之间的变化关系, 对侧摆成像时的像移速度矢量、偏流角度、成像畸变等进行了定量的可行性分析, 并利用蒙特卡洛方法分析了满足侧摆成像的卫星姿态指向精度和稳定度. 利用基于小型三轴气浮台的小卫星姿态控制系统和TDI CCD相机成像系统进行仿真试验, 结果表明, 仿真图像的MTF函数和互相关相似性测度均在0.85以上, 侧摆成像匹配方案能较好地满足轨道末期成像需求.      

星载TDI CCD相机成像仿真系统的实现

以VC++ 6.0为开发环境, 基于航天TDI (Time Delay and Integration) CCD相机地物点与像点的映射模型, 开发了TDI CCD相机成像仿真软件系统, 建立了由卫星单轴气浮姿态控制仿真台和地面星载TDI CCD相机成像仿真软件系统构成的实时航天TDI CCD相机成像仿真平台, 可动态模拟航天TDI CCD相机在进行标称偏流角调节后卫星姿态角速度误差对航天TDI CCD相机成像的影响, 仿真结果与实际成像结果基本一致.      

X射线数字成像系统传递函数模型

基于非晶硅面阵探测器的工业X射线数字成像系统是目前最先进的射线检测技术,其系统传递函数PSF(Point Spread-Function)由非点源形成的系统几何弥散、闪烁体膜层弥散、探测器像元孔径采样3部分组成.通过分析各环节射线透照场强的分布特性,以高斯函数近似各环节相应PSF的数学表达式,建立了整个数字成像系统的PSF及其MTF(Modulation Transfer Function)理论模型,并由系统PSF的半波宽得到系统的近似有效带宽.以PaxScan2520面阵探测器组成的X射线数字成像系统为例,通过实验验证了该模型的合理性,利用此模型可快速估计数字成像系统可分辨被检试件的最小细节,为工业射线检测提供理论基础.     

电荷耦合器件(CCD)在螺旋焊缝间隙调整中的应用

本文着重介绍分析,采用电荷耦合器件即CCD技术,监控螺旋焊缝间隙的原理和主要技术问题。扼要介绍了螺旋焊缝间隙调整的自控系统;并较详尽地介绍了该系统的关键部件,CCD接受转换器的硬件和软件;DL-40芯片的结构、特性和CCD接受转换器的调试结果。经实验,该系统达到了设计要求。     

空间交会对接CCD光学成像敏感器光学特性

以辐射度量为标准,建立了CCD像机探测合作目标光功率模型以及功率方程,得到了所需合作目标光功率与CCD像机参数的制约关系,分析了CCD像机探测到光点所占像元数与传输距离之间的关系。用超焦距方法解决了CCD像机对有限远距离范围内工作时的成像清晰度问题,采用了像方远心光路设计解决了系统测量精度问题。研究了太阳光进入CCD像机视场和照射对接口反射后对CCD像机产生的影响。     

空间全柔性机构位置分析的刚度矩阵法

柔性机构是一种依靠构件元素的弹性变形传输所希望运动的机构.具有集中柔度的全柔性机构是其中的一种类型.由于空间全柔性机构中存在球副,使得目前通用的伪刚体模型法受到限制,为此提出了一种扩展伪刚体模型法.并以6-RSS并联全柔性机构为例对其位置解问题进行了分析:首先利用结构分析中的位移法建立起柔性铰链的刚度模型,同时通过一系列坐标系的建立和转换,建立起机构的变形协调方程、位置闭环方程及静力平衡方程,进而求得机构的位置解.该方法充分考虑了机构中弹性构件的变形,所得结果更接近实际.     

单通道SAR实现ATI动目标检测的新方法

研究了采用单通道合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)多视沿航迹向干涉(ATI,Along Track Interferometry)实现地面慢速运动目标指示的检测方法.分析了该方法所需的步骤,即利用重叠或不重叠的窗构造子视,对子视分别成像,相位误差校正并求干涉.关于其中起关键作用的相位误差校正步骤,提出了利用信号子空间投影进行相位配准的补偿方法.借助该鲁棒的自适应方法可以从某种程度上解决子图像间的去相关问题,降低相位随机性的影响,从2幅子视图像的干涉相位图上敏锐地检测到运动目标.通过仿真实验,验证了该方法可以有效地从强杂波中检测动目标,为单通道SAR实现地面运动目标指示(GMTI,Ground Moving Target Indication)、扩展已有SAR系统功能提供可靠的途径.      

雷达目标低频RCS可视化计算

随着计算机进一步发展,科学计算可视化越来越受到重视;而适用于低频区RCS(雷达散射截面)计算的传统方法MOM(矩量法),也越来越显示其价值;为了方便电磁计算和电磁建模,基于先进的计算机三维造型技术和可视化编程手段,采用回路线栅矩量法,计算低频区三维雷达目标RCS,与实验数据比较取得良好的计算结果,对RCS理论计算的工程应用起重要作用.      

地质构造的三维可视化

地质构造三维可视化可以将地质勘探数据用直观的图形方式显示,是正确认识地质构造的重要手段,从而为油藏描述提供科学的依据.通过根据已知地质数据的三角剖分和插值,建立了地层层面、断面三角网格模型.研究了地质层面、地质整体模型、地质立体剖切和动态模型等多种三维地质模型可视化流程.提出了建立地质立体模型的方法,即由缝合相邻地层层面、相邻断线分别形成的地质体边界面和断层三角形环状曲面,以及顶地层三角网格层面,共同围成三维地质立体模型.在这一过程中,实现了最近邻优先重构、地层层面三角网格模型的外边界闭合圈多边形追踪及平面与三角网格求交线等关键算法.实验结果提供了从整体到局部的多种地质构造显示手段,从而帮助人们准确快速掌握地质构造.      

机载天线电磁兼容性分析

假定飞机腹部加装了某一形状的炮舱和矩形喇叭天线,用时域有限差分法(FDTD)分析了这样的外形对天线辐射特性的影响.通过对机身和天线之间不同相对位置下天线辐射特性的分析,得出了机载天线方向图的一些规律.     

笔式草图的增量识别

针对笔式三维建模技术中手势交互的特点,提出了一种二维草图的增量识别方法:从原始笔划的在线识别与线元转换,到约束关系的自动捕捉与施加,到二维组合图元的识别与规整,到特征手势的识别,到最后的三维特征建模.整个识别过程依据了三维特征建模思想和基于上下文感知的智能推理技术,通过分层识别的方法从紊乱、非精确的二维草图中有效提取三维建模的特征信息,有效降低了草图识别过程的复杂度和积累误差.将特征手势遵循隐式映射机制映射到三维空间后,实时完成三维建模,实现了二维手绘草图与三维精确建模的有效集成.该方法已经在自主开发的原型系统PenSketch3D中得以验证,并取得良好效果.      

模拟光接收机输出信噪比的计算

对采用雪崩光电二极管和砷化镓场效应管前放组件(APD-GaAsFET)的模拟光接收机而言,传输函数幅频特性在阻带不可能是理想的,在这种情况下,给出了一种分析、计算阻带幅频特性不理想带来的输出信噪比代价的方法,并得到了用低通滤波器改善阻带幅频特性时,输出信噪比改善的定量关系.推导出的输出噪声功率表达式对APD-GaAsFET模拟光接收机普遍适用.     

人工神经网络技术在光电检测中的应用

人工神经网络不仅被广泛用于人工智能、自动控制、机械人、统计学等领域的信息处理中,还越来越多地被应用于光电检测.综述了人工神经网络技术在光电检测中的最新应用进展,重点讨论了人工神经网络技术在谷物蛋白质含量近红外在线监测、结构光三维视觉检测、焊缝缺陷射线实时成像识别、表面粗糙度及球半径精密测量应用中的优点和局限性,以期进一步推动本领域的研究和发展.      

变母体变环境数据的可靠性综合评估模型

在可靠性增长的杜安模型基础上,引入不同试验条件下的环境折合系数,建立了变母体变环境数据的可靠性综合评估模型,提出了环境折合系数的一种工程确定方法,给出了所述方法与模型的一个工程应用实例.     

气门形状对汽油机缸内空气运动的影响

内燃机缸内的空气运动对混合气的形成以及燃烧过程有着重大影响,是燃油消耗率,排放和燃烧噪音的决定性因素之一.多维数值模拟方法具有费用低,给出的信息量大等特点,便于研究几何形状等参数变化对内燃机燃烧性能的影响以及进行多方案的对比研究.将其用于内燃机缸内流动过程的研究,可对内燃机缸内流运过程的研究提供一种新的研究手段.本文用任意拉格朗日-欧拉法(ALE方法)编制的大型KIVA3程序模拟了某四气门汽油机的缸内三维流动过程;研究了两种不同长度气门杆的四气门汽油机的缸内流动,分析了汽油机的进气门形状对缸内空气运动及缸内滚流的影响,研究结果表明,四气门汽油机的使用,能在缸内产生滚流现象,气门形状不同,缸内滚流的大小略有不同,采用长气门杆,其缸内滚流要比短气门杆略强一些,这些研究结果可为汽油机的进气道及其气门的设计提供了依据.