大口径热不敏星敏感器光机设计与分析

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作者 刘永清 高天元 韩旭 《红外技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期31-35,共5页

为满足大口径长焦距星敏感器的需求,对一种大口径热不敏星敏感器进行光机设计,根据指标要求,对热不敏系统进行光机热集成分析。使用MSC.Patran软件对主次镜结构施加温度载荷,计算出主次镜结构的热弹性变形,先利用MSC.Nastran软件计算热... 为满足大口径长焦距星敏感器的需求,对一种大口径热不敏星敏感器进行光机设计,根据指标要求,对热不敏系统进行光机热集成分析。使用MSC.Patran软件对主次镜结构施加温度载荷,计算出主次镜结构的热弹性变形,先利用MSC.Nastran软件计算热变形后节点的刚体位移,再利用Sigft光机接口软件分析得到变形后主次镜表面的Zernike多项式系数。将结果导入Zemax中,预判镜片面型变化以及刚体位移对弥散斑、光轴漂移量及波像差的影响。最后通过在20℃±5℃的温度范围内装调测试验证了系统性能满足指标要求以及光机热集成分析的准确性,提供了一套准确快捷的光机热集成分析流程。 展开更多

关键词 星敏感器 光机设计 弥散斑 光机热集成分析

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大口径折反射式光学系统的光机结合分析 被引量：22

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作者 惠彬 李景镇 +1 位作者 裴云天 龚向东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1117-1120,共4页

大口径折反射式光学系统在空间遥感仪器中广泛应用,反射镜的支撑结构直接关系镜面面形变化从而影响光学遥感器的成像质量·建立了光学系统的光机结合分析方法,使得在设计阶段就能评测光学元件支撑结构是否满足要求,得到支撑结构对... 大口径折反射式光学系统在空间遥感仪器中广泛应用,反射镜的支撑结构直接关系镜面面形变化从而影响光学遥感器的成像质量·建立了光学系统的光机结合分析方法,使得在设计阶段就能评测光学元件支撑结构是否满足要求,得到支撑结构对成像质量的影响的直观结果·这一方法也可用于光学系统的光机热结合分析· 展开更多

关键词 光学系统 光机结合分析 光学设计 有限元

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光电探测伺服系统设计与制造:挑战与对策 被引量：5

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作者 范大鹏 鲁亚飞 +2 位作者 范世珣 洪华杰 张智永 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期377-384,共8页

随着光电探测与制导伺服机构对精度和响应速度要求的提高,传统伺服机构中诸如间隙、空回、磨损及摩擦等现象逐渐成为制约系统性能提高的主要因素。分析了高精密光电探测装备在车辆、舰船、飞机等载体上应用现状与未来需求,指出了光电探... 随着光电探测与制导伺服机构对精度和响应速度要求的提高,传统伺服机构中诸如间隙、空回、磨损及摩擦等现象逐渐成为制约系统性能提高的主要因素。分析了高精密光电探测装备在车辆、舰船、飞机等载体上应用现状与未来需求,指出了光电探测装备伺服机构技术发展中面临的挑战和设计制造瓶颈,阐述了加强对精密传动机构的精度与动力学特性分析、机构制造、机械与控制集成设计方法等方面研究的重要性,并针对影响伺服机构性能的若干重要问题,提出了相应的研究策略与思路。 展开更多

关键词 光电探测 伺服机构 机构控制集成设计

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紧凑型红外成像光谱仪光学设计 被引量：6

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作者 袁立银 谢佳楠 +2 位作者 侯佳 吕刚 何志平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期186-191,共6页

为降低成像光谱仪对工作平台体积质量的需求,优化光路布局,提高系统的热适应性,阐述了一种紧凑型红外成像光谱仪的光学系统设计。考虑结构尺寸和像差平衡,光学设计中引入了扩展多项式面型。系统光谱范围为1~3.4μm,F/数为2.86,光谱采样... 为降低成像光谱仪对工作平台体积质量的需求,优化光路布局,提高系统的热适应性,阐述了一种紧凑型红外成像光谱仪的光学系统设计。考虑结构尺寸和像差平衡,光学设计中引入了扩展多项式面型。系统光谱范围为1~3.4μm,F/数为2.86,光谱采样间隔为7.5 nm。光学系统由一个自由曲面三反射镜望远镜和一个基于平面光栅的自由曲面光谱仪组成。望远镜准远心设计,与后方远心光谱仪光瞳匹配,无畸变且像方空间便于其他结构模块布局。光谱仪像质优良,光谱畸变校正良好,像面倾斜得到改善便于探测器布局。从光栅衍射效率设计、杂散光抑制和光机一体化集成镜件设计三方面对该系统作了分析,结果表明系统具有工程可行性。 展开更多

关键词 光学设计 成像光谱仪 扩展多项式 光机集成镜件

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航空相机光学镜头被动消热一体化设计与验证分析 被引量：8

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作者 王春雨 王聪 +2 位作者 牛锦川 赵英龙 张生杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期220-227,共8页

航空相机的使用环境温度变化范围较大,温度的变化会在相机光学镜头中产生温度梯度,影响相机成像质量。为保证相机光学系统的成像质量,需要对镜头在一定温度范围内进行消热设计。运用ZEMAX光学设计软件对某航空相机光学系统进行了热分析... 航空相机的使用环境温度变化范围较大,温度的变化会在相机光学镜头中产生温度梯度,影响相机成像质量。为保证相机光学系统的成像质量,需要对镜头在一定温度范围内进行消热设计。运用ZEMAX光学设计软件对某航空相机光学系统进行了热分析,并根据分析结果运用ANSYS软件实现了多片式、大视场角光学镜头被动式消热光机一体化设计,通过镜头内部补偿环节沿轴向的微位移改变镜间距,实现对光学系统不同温度下像质的补偿。同时,研制消热补偿试验件,采用一种高精度光学非接触式在线直接检测微位移的方法,精度达到±1μm,完成了消热补偿试验件微位移测试。结果表明:不同温度下的微位移量与分析数据一致,最后通过对采用该消热一体化设计的实际航空镜头在不同温度下的像质检测,验证了该设计的有效性,镜头在各温况下性能良好。 展开更多

关键词 航空相机 光机一体化设计 温度梯度 被动式消热补偿 非接触式在线检测

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光学镜头光学机械一体化CAD软件设计 被引量：1

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作者 胡君 杨近松 孙辉 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2002年第3期307-312,共6页

光学镜头光学与机械一体化CAD软件应用多数据库通信技术 ,首次改变了光学镜头分光学与机械两阶段的传统设计模式 ,实现光学与机械设计一次成功 ,跨越了机械设计阶段中的结构设计和大量零部件制图工作。通过系统提供的建立光学系统、光... 光学镜头光学与机械一体化CAD软件应用多数据库通信技术 ,首次改变了光学镜头分光学与机械两阶段的传统设计模式 ,实现光学与机械设计一次成功 ,跨越了机械设计阶段中的结构设计和大量零部件制图工作。通过系统提供的建立光学系统、光线追迹、像差计算、变焦距设计、像质评价和系统连接等程序模块完成光学系统设计与计算 ,并建立了光学设计参数和系统参数数据库。经选取该数据库的参数和光学系统型式后 ,系统控制程序运行自建的公用函数库和机械零部件数学模型程序库 ,达到自动生成光学镜头机械结构零部件图的目的 ,使光学镜头机械结构实现自动化设计。 展开更多

关键词 光学镜头 光学机械一体化 CAD 软件设计

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红外导引头光学系统的抗干扰设计 被引量：2

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作者 李荣刚 张兴德 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期660-661,共2页

文章详细地介绍了某红外导引头所采用的折反式光学系统,并对红外光学系统中产生的干扰进行了深入的分析与讨论。在此基础上,提出了合理的抗干扰措施,通过对红外导引头光学系统进行光机一体化,进一步提高了系统的总体性能。试验结果表明... 文章详细地介绍了某红外导引头所采用的折反式光学系统,并对红外光学系统中产生的干扰进行了深入的分析与讨论。在此基础上,提出了合理的抗干扰措施,通过对红外导引头光学系统进行光机一体化,进一步提高了系统的总体性能。试验结果表明:该系统有着良好的抗干扰性能,满足总体性能指标要求。 展开更多

关键词 红外导引头 折反式光学系统 抗干扰 光机一体化

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面向激光探测的精密光机系统研制及应用 被引量：1

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作者 沈正祥 余俊 +1 位作者 王晓强 王占山 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第21期2737-2751,共15页

面向激光探测需求,创建了涵盖“光学设计-结构设计-元件制造-装调集成-性能评价和应用”的精密光机系统全环节研发平台。发展了“光学设计-结构设计-力热学设计”高效耦合的综合设计方法,建立了基于光机误差分解的精密装配集成方法,形... 面向激光探测需求,创建了涵盖“光学设计-结构设计-元件制造-装调集成-性能评价和应用”的精密光机系统全环节研发平台。发展了“光学设计-结构设计-力热学设计”高效耦合的综合设计方法,建立了基于光机误差分解的精密装配集成方法,形成了透射光学系统定心装调、反射光学系统的高精度集成装配流程和技术,配备了光学系统波前和成像性能检测仪器,支撑了多种复杂功能的精密光机系统的研制。本文全面梳理了同济大学面向激光探测需求的精密光机系统和仪器研制方面的科研工作,针对我国“星光Ⅲ”强激光装置的探测需求,研制了首套联合视频合成孔径雷达和扫描光学高温计的主被动复合诊断装置和辐射高温光学测量系统,共同为“星光Ⅲ”开展超高压物态方程实验提供了技术支撑与诊断测试手段。面向海环境下目标与环境激光散射特性的测量需求,研制了发散光激光雷达散射截面测量装置和双功能平行光LRCS激光测量装置,实现了模拟海环境下标准散射体与海环境的激光散射特性的精确测量,为超低空激光雷达研制提供了数学模型和实验数据。 展开更多

关键词 激光探测 光学系统 光机设计 装配集成 视频合成孔径雷达 扫描光学高温计 激光雷达散射截面测量

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低轨道遥感相机光机热一体化分析及优化设计 被引量：5

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作者 刘朋朋 靳利锋 +1 位作者 赵慧 李妥妥 《红外技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期614-621,共8页

低轨道卫星热环境复杂恶劣,对遥感相机光机结构的热性能提出了严格要求。本文提出了一种基于在轨温度场的光、机、热一体化仿真分析方法,以某低轨道卫星相机为例,分别采用Thermal Desktop、MSC Patran/Nastran、Code V构建热分析模型、... 低轨道卫星热环境复杂恶劣,对遥感相机光机结构的热性能提出了严格要求。本文提出了一种基于在轨温度场的光、机、热一体化仿真分析方法,以某低轨道卫星相机为例,分别采用Thermal Desktop、MSC Patran/Nastran、Code V构建热分析模型、结构有限元分析模型、光学分析模型,分析得出了相机单次成像时间内最极端工况下各反射镜的平移、倾斜及镜间距变化量等结构变形特性,计算了光学系统MTF的变化,并剖析了系统传函的主要影响因素。然后从主承力结构的结构参数出发进行了优化设计,优化结果表明主承力结构线胀系数在(5~5.5)×10^(-6)时系统热特性最优,系统传函满足指标要求。 展开更多

关键词 低轨道 光机结构 无热化设计 光机热一体化分析 MTF

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空间相机全铝合金光机结构的设计与分析 被引量：3

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作者 王上 张星祥 朱俊青 《红外技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期364-370,共7页

提高光机结构的温度适应性对空间相机降低热控难度、提升系统稳定性具有重要意义。根据统一材料结构可以消除系统热差的原理,选用铝合金材料对某可见光波段空间相机的光机结构进行了设计,并完成了实际工况下的工程分析,达到了在20℃... 提高光机结构的温度适应性对空间相机降低热控难度、提升系统稳定性具有重要意义。根据统一材料结构可以消除系统热差的原理,选用铝合金材料对某可见光波段空间相机的光机结构进行了设计,并完成了实际工况下的工程分析,达到了在20℃±15℃均匀温度变化与不同方向重力耦合状态下,像质均满足MTF(modulation transfer function)在71.4 lp/mm处大于0.3的成像指标。采取常用的不同材料搭配方案进行对比分析,相同工况的全铝结构稳定性远优于不同材料方案,验证了统一材料的光机结构在温度适应性方面的优势。 展开更多

关键词 空间相机 光机结构设计 温度适应性 全铝结构 光机集成分析

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铝基离轴三反系统光机一体化设计

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作者 杨加强 刘宏旭 +2 位作者 刘秋佐 冯位欣 李江勇 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期900-905,共6页

针对红外成像领域离轴三反系统在批产中存在生产效率低、产品一致性差、抗振动和无热化等工程化要求高的问题,本文舍弃传统的手动抛光等加工工艺,以高精度精密数控加工技术为基础,确定零件的形位公差、尺寸公差和面型等参数的加工工艺,... 针对红外成像领域离轴三反系统在批产中存在生产效率低、产品一致性差、抗振动和无热化等工程化要求高的问题,本文舍弃传统的手动抛光等加工工艺,以高精度精密数控加工技术为基础,确定零件的形位公差、尺寸公差和面型等参数的加工工艺,采用光机一体化设计方法设计一款用于中长波红外成像的铝基离轴三反系统。系统指标为有效口径150mm,扩束比4倍,视场角28°×24°,工作波段37~48μm和77~103μm。分别介绍了系统的光学设计、无热化设计、消应力设计和轻量化设计结果,并在常温和高低温下对成像效果进行了测试。实验表明,该系统能够满足中长波红外系统的成像需求。 展开更多

关键词 离轴三反 铝基反射镜 光机一体化 消应力设计 无热化

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