激光散射自动测量系统的设计与应用
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摘要
激光散斑雷达的研制属于总武装部国防科技重点实验室基金项目——导弹目标激光散射特性研究的部分工作。这些研究为目标特征的提取及识别技术，隐身与反隐身技术，红外光学制导等方面提供技术依据。对国防现代化和国民经济的发展具有重要意义。
本文主要介绍激光散射自动测量系统的建立过程，对系统的软件部分进行改进设计。利用该系统对一些样片进行测量并分析。参考上述激光散射测量方面的工作，采用最新的测量技术，初步建立了激光散斑雷达自动测量系统。并利用该系统测量特殊样片，从理论上进行了分析。其主要工作包括以下几个方面：
1、基于粗糙面散射理论研究，从理论上论证了实验系统的可行性。
2、参考国外最新的激光散射测量的理论模型，结合最新的零差式干涉仪探测技术设计了测量系统光路结构。
3、结合现有的实验条件设计并安装系统的机械结构，设计了系统接口卡的原理图和PCB图，制作电路板并调试通过。
4、设计开发系统的驱动和数据采集软件，并设计开发了系统性能和精度测试软件。
5、对实验系统进行调试，检验了系统性能指标。测量了某些特殊材料的样片，进行了比较分析。并提出了数据处理的初步方案。
The automatically scaling system on laser speckle radar is part of key laboratory fund item from chief arming ministry - the study of missile target laser scattering characteristics. It is intended to provide technical basis for stealth and antistealth technology, the extraction of target characteristics and the recognition of target, infrared guiding technology , etc. The work is of great importance to the modernization of national defense and the development of national economy.
This paper mainly introduces the established process of the automatically measuring system on laser scattering, and mends the design of the system's software, and some samples are measured and analyzed in theory. We adopts the up to date scaling technology , elementarily develops the automatically scaling system on laser speckle radar as a reference to the former work in scaling laser scattering. Some samples are measured and analyzed in theory. This paper mostly includes the following aspects:
1. Based on the theoretical study of rough surface scattering, The experiment system is demonstrated to be feasible.
2. As a reference to the overseas up-to-the -minute academic model on scaling laser scattering, we make use of the technology of the homodyne interferometer detection and design the light route framework of the experiment system.
3. Combined with the existing experiment condition ,we design and install the machinery of the system., design the circuit and PCB diagram of the controlling card , make out the circuit board to debug and pass .
4. The software is designed and exploited to drive motors and collect data, and a testing
software is exploited to check up the capability and precision of the system.
5. We debugged the experiment system, and test its capability, and put forward to the element scheme on data. processing. Some samples are scaled and comparatively analyzed.
本文主要介绍激光散射自动测量系统的建立过程，对系统的软件部分进行改进设计。利用该系统对一些样片进行测量并分析。参考上述激光散射测量方面的工作，采用最新的测量技术，初步建立了激光散斑雷达自动测量系统。并利用该系统测量特殊样片，从理论上进行了分析。其主要工作包括以下几个方面：
1、基于粗糙面散射理论研究，从理论上论证了实验系统的可行性。
2、参考国外最新的激光散射测量的理论模型，结合最新的零差式干涉仪探测技术设计了测量系统光路结构。
3、结合现有的实验条件设计并安装系统的机械结构，设计了系统接口卡的原理图和PCB图，制作电路板并调试通过。
4、设计开发系统的驱动和数据采集软件，并设计开发了系统性能和精度测试软件。
5、对实验系统进行调试，检验了系统性能指标。测量了某些特殊材料的样片，进行了比较分析。并提出了数据处理的初步方案。
The automatically scaling system on laser speckle radar is part of key laboratory fund item from chief arming ministry - the study of missile target laser scattering characteristics. It is intended to provide technical basis for stealth and antistealth technology, the extraction of target characteristics and the recognition of target, infrared guiding technology , etc. The work is of great importance to the modernization of national defense and the development of national economy.
This paper mainly introduces the established process of the automatically measuring system on laser scattering, and mends the design of the system's software, and some samples are measured and analyzed in theory. We adopts the up to date scaling technology , elementarily develops the automatically scaling system on laser speckle radar as a reference to the former work in scaling laser scattering. Some samples are measured and analyzed in theory. This paper mostly includes the following aspects:
1. Based on the theoretical study of rough surface scattering, The experiment system is demonstrated to be feasible.
2. As a reference to the overseas up-to-the -minute academic model on scaling laser scattering, we make use of the technology of the homodyne interferometer detection and design the light route framework of the experiment system.
3. Combined with the existing experiment condition ,we design and install the machinery of the system., design the circuit and PCB diagram of the controlling card , make out the circuit board to debug and pass .
4. The software is designed and exploited to drive motors and collect data, and a testing
software is exploited to check up the capability and precision of the system.
5. We debugged the experiment system, and test its capability, and put forward to the element scheme on data. processing. Some samples are scaled and comparatively analyzed.
引文
[1] 1980年OSA BMD report
[2] J.C.Leader,"Rough Surface Scattering Code"(ROSSCO) Users Manual Report MDC-Q0619, Volume Ⅰ and Ⅱ, Contract DASG60-76-C-0041, McDonnel-Douglas Research Laboratories, 22 May, 1977。
[3] J.Deckert, CALIBER Ⅱ, the BMDATC Laser Applications code User's Manual,Report Number 566-09-CR, General Research Corp.,Jan. 1977
[4] Geometrical Considerations and Nomenclature for Reflectance ,F.E.Nicodemus, PB 273 439, NBS MONOGRAPH 160,1977.
[5] T. Ruck,et al, "Radar cross Section handbook",Plenum New york, 1970.
[6] 吴振森、任宽芳、韩香娥，“铝基激光散射特性研究”，《目标与环境特性文集(1990)》，航空航天二院
[7] A. K. Bhattacharya,D.L.Sengupta,"Radar cross section analysis and control", Artech House, 1991
[8] 李良超《复杂目标激光散射特性及其应用研究》研究生论文
[9] 崔索民，《混合法和等效边缘电磁流方法及其在电磁散射中的应用》，博士论文，西安电子科技大学，1995
[10] 张向东《激光散射自动测量系统与几何缩比模型LRCS的研究》硕士学位论文，1995
[11] 韩香娥、吴振森，“金属基及涂层表面粗糙度的测量方法研究”，《目标激光散射特性研究》，1991—1992年技术报告
[12] F.O.Bortell,E.L.Derehiak, W.L.Wolfe "The Theory and Measurement of BRDF and BTDF", Optical Sciences Center, University of Arizona, Tuscon, Arizona 85721.
[13] J.C.Leader," Rough Surface Scattering Code" (ROSSCO) Users Manual Report MDC-Q0619, Volume Ⅰ and Ⅱ, Contract DASG60-76-C-0041, McDonnel-Douglas Research Laboratories, 22 May, 1977。
[14] J.Deckert,CALIBER Ⅱ, the BMDATC Laser Applications code User's Manual,Report Number 566-09-CR, General Research Corp.,Jan. 1977
[15] Geometrical Considerationsand Nomenclature for Reflectance, F.E.Nicodemus, PB 273 439, NBS MONOGRAPH 160,1977.
[16] 杨永山等编著《微型计算机原理与应用》西安电子科技大学出版社
[17] 李智慧、范毅方等著《跨越C++BUILDER》四川大学出版社
[18] GPIB卡使用说明
[19] 程凡、阎华著《PROTEL99 FOR WINDOWS》人民邮电出版社
[20] 姚燕南、薛钧义著《微型计算机原理》西安电子科技大学出版社
[21] 胡万海、张帆等著《多层自动布线印制板的设计与实现》学苑出版社
[22] 韩永彬、袁潮等译《并行端口编程》
[23] 候伯亨、李伯成编著《十六位微机原理及接口技术》西电出版社
[24] 杨振江、蔡德芳编著《新型集成电路使用指南》西电出版社
[25] 杨国光主编《近代光学测试技术》浙江大学出版社
[26] 吕乃光著《傅立叶光学》机械工业出版社
[27] 万嘉若、林康运编著《电子线路基础》高等教育出版社
[28] 刑岩、马绪东“单片机与PC机间的并行通信”出自《电子技术应用》1995年第5期
[29] 张海、高峰“便携式计算机在实时数据采集中的应用”出自《电子技术应用》1996年第10期
[30] “计算机并行口EPP模式及其应用”出自INTERNET—单片机交流空间
[31] 2-phase Type Stepping System---Heseries motor introduction
[32] 万德生著《自动测试技术与计算机仪器系统设计》西电出版社
[33] 《实用电子电路手册》—数字电路分册高等教育出版社
[34] 李华等《MCS—51系列单片机实用接口技术》北京航空航天大学出版社
[35] 阎石主编《数字电子技术》高等教育出版社
[36] 沈兰荪编著《数据采集与处理》能源出版社
[37] 全建华等“用微机的增强并行口设计数据采集卡”出自《电子技术》2000年第一期。
[38] 肖明耀著《实验误差估计与数据处理》科学出版社
[39] 吴振森，韩香娥等，“激光散射自动测量系统的研制”，1994年技术报告
[40] 韩香娥，张向东，吴振森，“激光散射自动测量仪和粗糙面光散射实验”‘95全国光学年会，1995。4。北京
[41] 韩香娥，吴振森，“金属基及涂层表面粗糙度的测量方法”，1994年技术报告，1992。12(光子学报)
[42] 付新琦，吴振森，“DF—31导弹头的后向激光雷达散射截面”，1994年技术报告，1994，12
[43] D. P. Gibbs, C. L. Betty, A. K. Fung "Automated Measurement of Polarized Bidirectional Reflectance", REMOTE SENS. ENVIRON. 43: 97-114(1993)
[44] 王亚萍、刘文清：《激光自反射测量系统机械设计与装调》，中科院安徽光机所
[45] 王士元，吴志芳等编著：《IBM PC/XT接口技术及其应用》，南开大学出版社
[46] 吴振森，韩香娥，张向东：《坦克前甲、顶甲表面激光散射特性研究》，内部报告
[2] J.C.Leader,"Rough Surface Scattering Code"(ROSSCO) Users Manual Report MDC-Q0619, Volume Ⅰ and Ⅱ, Contract DASG60-76-C-0041, McDonnel-Douglas Research Laboratories, 22 May, 1977。
[3] J.Deckert, CALIBER Ⅱ, the BMDATC Laser Applications code User's Manual,Report Number 566-09-CR, General Research Corp.,Jan. 1977
[4] Geometrical Considerations and Nomenclature for Reflectance ,F.E.Nicodemus, PB 273 439, NBS MONOGRAPH 160,1977.
[5] T. Ruck,et al, "Radar cross Section handbook",Plenum New york, 1970.
[6] 吴振森、任宽芳、韩香娥，“铝基激光散射特性研究”，《目标与环境特性文集(1990)》，航空航天二院
[7] A. K. Bhattacharya,D.L.Sengupta,"Radar cross section analysis and control", Artech House, 1991
[8] 李良超《复杂目标激光散射特性及其应用研究》研究生论文
[9] 崔索民，《混合法和等效边缘电磁流方法及其在电磁散射中的应用》，博士论文，西安电子科技大学，1995
[10] 张向东《激光散射自动测量系统与几何缩比模型LRCS的研究》硕士学位论文，1995
[11] 韩香娥、吴振森，“金属基及涂层表面粗糙度的测量方法研究”，《目标激光散射特性研究》，1991—1992年技术报告
[12] F.O.Bortell,E.L.Derehiak, W.L.Wolfe "The Theory and Measurement of BRDF and BTDF", Optical Sciences Center, University of Arizona, Tuscon, Arizona 85721.
[13] J.C.Leader," Rough Surface Scattering Code" (ROSSCO) Users Manual Report MDC-Q0619, Volume Ⅰ and Ⅱ, Contract DASG60-76-C-0041, McDonnel-Douglas Research Laboratories, 22 May, 1977。
[14] J.Deckert,CALIBER Ⅱ, the BMDATC Laser Applications code User's Manual,Report Number 566-09-CR, General Research Corp.,Jan. 1977
[15] Geometrical Considerationsand Nomenclature for Reflectance, F.E.Nicodemus, PB 273 439, NBS MONOGRAPH 160,1977.
[16] 杨永山等编著《微型计算机原理与应用》西安电子科技大学出版社
[17] 李智慧、范毅方等著《跨越C++BUILDER》四川大学出版社
[18] GPIB卡使用说明
[19] 程凡、阎华著《PROTEL99 FOR WINDOWS》人民邮电出版社
[20] 姚燕南、薛钧义著《微型计算机原理》西安电子科技大学出版社
[21] 胡万海、张帆等著《多层自动布线印制板的设计与实现》学苑出版社
[22] 韩永彬、袁潮等译《并行端口编程》
[23] 候伯亨、李伯成编著《十六位微机原理及接口技术》西电出版社
[24] 杨振江、蔡德芳编著《新型集成电路使用指南》西电出版社
[25] 杨国光主编《近代光学测试技术》浙江大学出版社
[26] 吕乃光著《傅立叶光学》机械工业出版社
[27] 万嘉若、林康运编著《电子线路基础》高等教育出版社
[28] 刑岩、马绪东“单片机与PC机间的并行通信”出自《电子技术应用》1995年第5期
[29] 张海、高峰“便携式计算机在实时数据采集中的应用”出自《电子技术应用》1996年第10期
[30] “计算机并行口EPP模式及其应用”出自INTERNET—单片机交流空间
[31] 2-phase Type Stepping System---Heseries motor introduction
[32] 万德生著《自动测试技术与计算机仪器系统设计》西电出版社
[33] 《实用电子电路手册》—数字电路分册高等教育出版社
[34] 李华等《MCS—51系列单片机实用接口技术》北京航空航天大学出版社
[35] 阎石主编《数字电子技术》高等教育出版社
[36] 沈兰荪编著《数据采集与处理》能源出版社
[37] 全建华等“用微机的增强并行口设计数据采集卡”出自《电子技术》2000年第一期。
[38] 肖明耀著《实验误差估计与数据处理》科学出版社
[39] 吴振森，韩香娥等，“激光散射自动测量系统的研制”，1994年技术报告
[40] 韩香娥，张向东，吴振森，“激光散射自动测量仪和粗糙面光散射实验”‘95全国光学年会，1995。4。北京
[41] 韩香娥，吴振森，“金属基及涂层表面粗糙度的测量方法”，1994年技术报告，1992。12(光子学报)
[42] 付新琦，吴振森，“DF—31导弹头的后向激光雷达散射截面”，1994年技术报告，1994，12
[43] D. P. Gibbs, C. L. Betty, A. K. Fung "Automated Measurement of Polarized Bidirectional Reflectance", REMOTE SENS. ENVIRON. 43: 97-114(1993)
[44] 王亚萍、刘文清：《激光自反射测量系统机械设计与装调》，中科院安徽光机所
[45] 王士元，吴志芳等编著：《IBM PC/XT接口技术及其应用》，南开大学出版社
[46] 吴振森，韩香娥，张向东：《坦克前甲、顶甲表面激光散射特性研究》，内部报告