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热像仪的光轴热稳定性仿真及拓扑优化研究
被引量：
2
1
作者
李晶
董树林
+4 位作者
金宁
杨开宇
杨丹
徐曼
普龙
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第1期94-100,共7页
热成像仪由于工作环境较为恶劣,且自身发热量较大,容易导致热像仪光轴发生热偏移,严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性,以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象,研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况...
热成像仪由于工作环境较为恶劣,且自身发热量较大,容易导致热像仪光轴发生热偏移,严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性,以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象,研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况,并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统,获得与试验数据一致性较好的有限元模型;以此为基础,采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术,以刚度最大化为设计目标,以体积分数为约束,对折转镜座进行了拓扑优化设计。通过试验测试得出,优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由46.1″减小到25.5″,减小了44.7%,折转镜座的光轴低温偏移量由92.9″减小到51.0″,减小了45.1%,极大地提高了折转镜的光轴热稳定性。最后,将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试,热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到0.340 mrad,下降了26.2%,低温光轴偏移量由0.485 mrad减小到0.296 mrad,下降了39.0%,证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性,为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础。
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关键词
结构设计
拓扑优化
红外热像仪
折转镜
光轴热稳定性
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职称材料
螺钉预紧力变化对热像仪光轴稳定性的影响机理分析
2
作者
杨双权
董树林
+5 位作者
金宁
王子荣
杨开宇
李晶
杨丹
徐曼
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第8期115-126,共12页
热像仪工作环境中的冲击、振动载荷会导致热像仪光轴发生偏移从而影响成像质量。然而,当前的研究大多是分析基于模态叠加法获得的线弹性可回复变形对热像仪光轴冲振稳定性的影响,忽视了螺纹连接预紧力这一类非线性因素产生的不可逆变形...
热像仪工作环境中的冲击、振动载荷会导致热像仪光轴发生偏移从而影响成像质量。然而,当前的研究大多是分析基于模态叠加法获得的线弹性可回复变形对热像仪光轴冲振稳定性的影响,忽视了螺纹连接预紧力这一类非线性因素产生的不可逆变形造成的影响。为了探究螺纹连接预紧力对热像仪光轴振动稳定性的影响机理,建立了螺纹连接的详细模型,并采用瞬态结构动力学分析方法分析了振动导致螺纹连接预紧力减小的机理,仿真结果表明螺纹回转松动是导致预紧力减小的主要原因。进一步地,建立了螺纹连接等效模型分析了某型红外热像仪折转镜组螺钉预紧力变化对光轴偏移的影响,仿真结果表明反射镜镜座安装螺钉预紧力的变化是影响光轴偏移的主要因素,并通过实验验证了反射镜镜座安装螺钉预紧力的变化对第一反射镜偏移的影响,仿真结果和实验结果的误差在10%左右。最后基于螺纹连接详细模型从螺钉类型、螺纹接触面摩擦系数、支承面摩擦阻力、螺纹点胶四个方面分析了提高螺纹连接可靠性的措施,对实际生产过程中提高螺纹连接可靠性来保证热像仪光轴振动稳定性具有指导意义。
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关键词
螺纹连接
光轴稳定性
振动
红外热像仪
折转镜
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职称材料
题名
热像仪的光轴热稳定性仿真及拓扑优化研究
被引量：
2
1
作者
李晶
董树林
金宁
杨开宇
杨丹
徐曼
普龙
机构
昆明物理研究所
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第1期94-100,共7页
文摘
热成像仪由于工作环境较为恶劣,且自身发热量较大,容易导致热像仪光轴发生热偏移,严重影响其瞄准性能。为了提高红外热像仪的光轴热稳定性,以某型热像仪光轴敏感部件——折转镜为主要研究对象,研究其在不同环境温度条件下的光轴变化情况,并通过构建折转镜的有限元仿真模型以及试验测试系统,获得与试验数据一致性较好的有限元模型;以此为基础,采用基于变密度法的拓扑优化仿真技术,以刚度最大化为设计目标,以体积分数为约束,对折转镜座进行了拓扑优化设计。通过试验测试得出,优化设计的折转镜座的光轴高温偏移量由46.1″减小到25.5″,减小了44.7%,折转镜座的光轴低温偏移量由92.9″减小到51.0″,减小了45.1%,极大地提高了折转镜的光轴热稳定性。最后,将优化后的折转镜安装到某型热像仪中进行整机试验测试,热像仪整机的高温光轴偏移量由0.461 mrad减小到0.340 mrad,下降了26.2%,低温光轴偏移量由0.485 mrad减小到0.296 mrad,下降了39.0%,证明了仿真与拓扑优化模型的可行性与有效性,为后续红外热像仪整机的轻量化设计与性能提升奠定了基础。
关键词
结构设计
拓扑优化
红外热像仪
折转镜
光轴热稳定性
Keywords
structural design
topological optimization
infrared imager
reflective mirror
thermal stability of the optical axis
分类号
V241.02 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
螺钉预紧力变化对热像仪光轴稳定性的影响机理分析
2
作者
杨双权
董树林
金宁
王子荣
杨开宇
李晶
杨丹
徐曼
机构
昆明物理研究所
云南省红外探测技术应用重点实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第8期115-126,共12页
文摘
热像仪工作环境中的冲击、振动载荷会导致热像仪光轴发生偏移从而影响成像质量。然而,当前的研究大多是分析基于模态叠加法获得的线弹性可回复变形对热像仪光轴冲振稳定性的影响,忽视了螺纹连接预紧力这一类非线性因素产生的不可逆变形造成的影响。为了探究螺纹连接预紧力对热像仪光轴振动稳定性的影响机理,建立了螺纹连接的详细模型,并采用瞬态结构动力学分析方法分析了振动导致螺纹连接预紧力减小的机理,仿真结果表明螺纹回转松动是导致预紧力减小的主要原因。进一步地,建立了螺纹连接等效模型分析了某型红外热像仪折转镜组螺钉预紧力变化对光轴偏移的影响,仿真结果表明反射镜镜座安装螺钉预紧力的变化是影响光轴偏移的主要因素,并通过实验验证了反射镜镜座安装螺钉预紧力的变化对第一反射镜偏移的影响,仿真结果和实验结果的误差在10%左右。最后基于螺纹连接详细模型从螺钉类型、螺纹接触面摩擦系数、支承面摩擦阻力、螺纹点胶四个方面分析了提高螺纹连接可靠性的措施,对实际生产过程中提高螺纹连接可靠性来保证热像仪光轴振动稳定性具有指导意义。
关键词
螺纹连接
光轴稳定性
振动
红外热像仪
折转镜
Keywords
screwed joint
optical axis stability
vibration
infrared imager
reflective mirror
分类号
V241.02 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
热像仪的光轴热稳定性仿真及拓扑优化研究
李晶
董树林
金宁
杨开宇
杨丹
徐曼
普龙
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
2
在线阅读
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职称材料
2
螺钉预紧力变化对热像仪光轴稳定性的影响机理分析
杨双权
董树林
金宁
王子荣
杨开宇
李晶
杨丹
徐曼
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
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