激光照射下靶面辐射特性的研究

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激光在各个领域的应用总的可分为两大类,一是利用激光作为能量载体;二是利用激光作为信息载体。利用激光作为信息载体的应用主要有激光通信和各种激光测试技术,而利用激光作为能量载体的应用遍及工农业生产、科学研究、国防建设等领域。对以激光制导技术为原理的武器系统而言,激光经过远场传输后的能量分布密度、大小、形状等是评测武器系统的综合性能的一个重要参数。如何获取高质量的激光远场光斑图像,并对之进行准确的分析,从而获取激光参数是科学家们追求的目标。利用摄像机获取激光漫反射光斑图像的方法来分析激光束质量是一种比较好的测量方法。激光器发射激光束,打在目标靶面上,产生漫反射,利用红外摄像机摄取靶面的漫反射信号,生成靶面上的光斑图像,从而分析获取激光参数。本文对1.06μm和10.6μm红外激光的测试原理进行了理论研究,分析了激光束入射到靶面时对靶面温度的影响、靶面反射信号和辐射信号的空间分布、摄像机输出图像的数学模型,并通过实验对模型进行了检验,表明模型是正确的,对激光光斑测试系统的研制具有重要参考价值。本论文的主要内容包含以下几点:(1)靶面的辐射由其表面温度决定,为了对辐射功率进行定量计算,对入射激光作用靶面的热物理过程进行了研究。通过分析激光在靶面的穿透深度,选用了合理的激光热源模型,并用拉普拉斯变换计算了靶面的温度分布。(2)进入摄像机的信号包括反射与热辐射两部分,在目标表面具有良好朗伯特性的条件下,详细分析了靶面漫反射信号和辐射信号的的空间分布。(3)对摄像机的光电成像过程进行了分析,建立了输出图像的数学模型,利用多次采样取平均的方法对图像去噪,并用实验加以验证
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