ICF低温冷冻靶束靶耦合监测技术研究

摘要

基于冷冻靶的激光惯性约束聚变（ICF）因其能量的高增益性，已经成为可控核聚变领域关注的焦点与前沿课题。我国的冷冻靶ICF实验起步较晚，在冷冻靶束靶耦合方面的研究还属于空白，存在很多技术难题需要攻克。
　　本文针对冷冻靶的束靶耦合中实际存在的超低温、低照度、空间狭小等问题，对如何实现冷冻靶的空间位姿精确定位与光束引导，以及如何实现视场外的高精度的冷冻靶束靶耦合，进行了深入研究。
　　系统中采用视觉成像技术实现靶定位，针对冷冻靶所处环境对光照限制苛刻的特点，研究了基于低照度图像预处理方法，设计了图像预处理的流程，提高图像信噪比与对比度，为后续靶的精密定位处理打下基础。
　　为满足冷冻靶自动定位的高精度、高效率、高稳定性的需求，研究了基于靶特征的自动匹配定位算法，分析目前经典的匹配算法，通过比较最终采用“NCC+金字塔加速”算法作为冷冻靶匹配定位算法。
　　针对束靶耦合系统视场有限特点，结合视场内束靶耦合模型，提出基于理论模型的视场外光束预测引导新方案。根据实际实验所得到的数据对方案进一步分析，验证基于理论模型的视场外光束预测引导方案的精度。最终视场内束靶耦合的精度优于6?m，视场外束靶耦合精度优于18?m，均满足50?m的精度要求。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容

第2章 冷冻靶束靶耦合系统方案设计

2.1 引言

2.2 冷冻靶束靶耦合装置总体结构

2.3 靶姿监测方案

2.4 光束引导原理

2.5 本章小结

第3章 低照度靶图像预处理算法研究

3.1 引言

3.2 低照度成像特征分析及预处理流程设计

3.3 试验靶预定位

3.4 靶区图像特征的对比度增强

3.5 除噪

3.6 本章小结

第4章 靶匹配定位算法研究

4.1 引言

4.2 离线标准

4.3 在线复位的匹配算法

4.4 匹配实验结果与分析

4.5 本章小结

第5章 基于理论模型的视场外光束引导方法研究

5.1 引言

5.2 束靶瞄准模型

5.3 视场外光束预测引导模型

5.4 视场外光束预测引导参数

5.5 本章小结

第6章 实验数据与分析

6.1 引言

6.2 靶在线匹配精度实验

6.3 光点定位精度

6.4 视场内束靶耦合精度

6.5 激光器坐标系与图像坐标系标定

6.6 靶面坐标系与图像坐标系标定

6.7 基于理论模型的视场外光束引导精度分析

6.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

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