吉林省自然科学基金(201115123)
- 作品数：26 被引量：177H指数：7
- 相关作者：王兵徐新行郭汝海高云国韩旭东更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学中国科学院研究生院更多>>
- 发文基金：吉林省自然科学基金国家高技术研究发展计划中国科学院知识创新工程更多>>
- 相关领域：机械工程电子电信交通运输工程建筑科学更多>>
- 机载紧凑型中波红外相机的设计被引量：15
- 2014年
- 为了实现机载光电跟瞄系统的捕获与跟踪功能,针对机载环境狭小的空间设计了一款紧凑型中波红外相机。首先从机载平台的应用需求出发,提出了红外相机的各项性能指标。然后,采用二次成像与二次折转的方案对红外相机的光学系统进行了设计与优化,并研制出一套高精度调焦平台用以光学系统的距离与温度调焦;采用箱体式结构方案对红外相机的支撑基座进行了优化设计,有限元分析结果表明所设计的支撑基座具有足够的结构刚度。最后,在完成机载中波红外相机精密加工、装配与调试的基础上,采用光电测试平台对红外相机的焦距、视场角、噪声等效温差(NETD)和调制传递函数(MTF)等参数进行了实验检测。结果显示:相机的焦距、视场角等与理论设计较为符合,NETD为22mK,在探测器的极限空间频率处相机的MTF不低于0.58,接近衍射极限水平。因此,所研制的机载紧凑型中波红外相机工作灵敏度高、成像质量好,满足机载平台的应用需要。
- 徐新行陈宁王兵高云国杨洪波
- 关键词：光学设计机载红外相机结构刚度
- 高功率激光系统中内光路热变形的仿真及实验研究(英文)被引量：2
- 2013年
- 为了研究高功率激光系统中的内光路热变形累积效应对光束质量的影响,开展了理论和实验研究。首先,选择三种非稳腔输出的典型高功率激光,激光功率分别为10 kW、50 kW和100 kW,通过热动力学瞬态方法的有限元分析对激光照射的反射镜进行热变形分析。然后,利用光线追迹理论得到激光的波前像差。最终,激光远场光束质量中的Strehl比,β因子可以通过Fresnel衍射积分进行计算和对比分析。仿真结果表明,由于内光路反射镜的热变形,远场光束将出现偏心和像散的现象,其中心光强及会聚能力均会下降。随着内光路反射镜的增加,Strehl比减少而β因子增加,远场光斑x方向的倾斜、像散及彗差也会逐渐增加,将成为系统的主要像差。为了和上述理论仿真结果进行对比,建立了一个测量反射镜热变形实验平台,实验中采用10 kW的TEA CO2激光器照射99%反射率的铜反射镜,通过等效放大原理,实验结果可以部分代替50kW和100kW功率水平。镜面热变形的测量精度小于λ/15,并和仿真结果吻合得较好。结果表明,反射镜的热变形在激光功率超过10 kW时不能被忽略,且随着激光功率及反射次数的增加,这种热畸变将变得越发严重。所得结果将对高功率激光系统的热畸变分析过程提供指导,并可应用于激光核聚变及激光武器系统等的设计分析中。
- 郭汝海陈宁时魁王兵施龙
- 关键词：高功率激光器非稳腔光束质量
- 车载激光系统光束控制反射镜角位移测量装置被引量：2
- 2012年
- 为了使快速控制反射镜(FSM)能在车载、舰载等运动环境下稳定工作,并具有很高的控制精度,研制了一套高精度角位移测量装置,该装置通过精确地提供反射镜摆角信息作为系统的反馈信号来实现伺服闭环控制。针对传统快速控制反射镜位置信息反馈传感器的精度低以及不适于动载环境等缺点,采用田字裂相信号提取方法设计了基于莫尔条纹计数测量原理的精密光栅,并通过计算机进行仿真分析设计了具有抗干扰能力和耐高低温变化的绝对零位信号,其对比度达0.25。对信号处理电路进行高度集成,实现了小型化。实验结果表明,反射镜角位移测量装置测量的反射镜角分辨率为0.15″,测角精度优于0.4″,完全能满足机动式条件下,高能激光发射系统对FSM控制精度的要求。
- 王恒坤张国玉郭立红王兵韩旭东郭汝海
- 关键词：快速控制反射镜光栅光束控制角位移测量
- 机载箱体式红外相机安装基座的优化设计
- 2014年
- 红外相机的安装基座作为所有光学元件的安装基准,它的结构刚度直接影响着相机的成像质量。为了实现支撑基座的高刚度、低重量和小体积,从机载红外相机的性能指标和光学系统设计结果出发,结合机载环境的应用需要,提出了红外相机安装基座的设计要求;采用UG三维软件优化设计出"U"形和箱体式两种轻量化结构的安装基座,并采用Patran有限元分析软件对设计结果进行了仿真计算。对比计算结果可知:"U"形安装基座的最大变形量是箱体式结构的6.8倍,最大内应力是箱体式结构的3倍;在确定了安装基座的箱体式结构形式后,对优化设计的安装基座进行了模态分析和扫频试验,基座的固有频率约为560 Hz,满足设计指标要求。此外,分析结果与试验数据接近也证明了设计方法和分析手段的正确性。
- 时魁徐新行王兵
- 关键词：机载红外相机有限元谐振频率
- 四象限探测器对准误差分析
- 激光束的空间稳定性是激光系统非常重要的指标,要保持激光束的空间稳定性就必须先对激光束的指向进行监测。本文采用四象限设备作为532nm半导体激光指向的监测设备,它可以快速响应光斑的中心位置。实验首先测量了激光束自身的漂移抖...
- 郭汝海邵帅庄昕宇马军
- 关键词：四象限探测器
- 文献传递
- 红外相机非均匀性校正用自动切换装置设计被引量：2
- 2013年
- 红外相机作为激光武器系统中实现目标捕获与跟踪必不可少的设备之一,其内部非均匀性噪声严重干扰目标的提取。为了减小噪声对目标提取造成的影响,提高相机的跟瞄能力,设计了一种切换装置,在相机启动过程中自动实现其非均匀性校正。在详细对比了圆周式、直线导轨式、曲柄连杆式切换装置的结构特点及优劣的基础上,结合相机内部狭小的应用环境,重点对曲柄连杆式切换装置进行设计:该装置以圆管式电磁铁为驱动元件,通过曲柄连杆机构间接带动遮光板实现光路的遮挡与通光。实际应用效果表明:所设计切换装置外形尺寸为68mm×36mm×37mm,平均切换时间约为0.4s,适于空间严重受限的场合使用。
- 徐新行杨洪波高云国王兵
- 关键词：红外相机非均匀性切换装置
- 提高中心球铰式快速反射镜指向精度的机构设计被引量：4
- 2013年
- 为了提高快速反射镜的承载能力及其对振动、冲击等恶劣工作环境的适应性,一种中心采用球形铰链进行刚性连接、音圈电机驱动的快反系统应运而生。但该型快速反射镜运动部分绕中心轴回转的自由度无约束,直接限制了系统指向精度和动态稳定性的提高。为了克服此技术缺陷,设计了一种柔性防转机构。在明确中心球铰式快反系统结构特点和误差来源的基础上,对柔性防转机构中弹片的结构形式及尺寸进行了设计,对柔性弹片各方向的刚度进行了有限元分析、对比,最后,针对是否装有柔性防转机构的快反系统的指向精度进行了对比测试。结果表明:该柔性防转机构结构简单、易于实现,并能有效改善快反系统的指向精度(约提高3倍)。在确保中心球铰式快反大的承载能力的前提下,使其具备了传统柔性无轴式快反的优点。
- 徐新行杨洪波高云国王兵左春柽
- 关键词：有限元分析指向精度
- 发光二极管道路照明的配光优化设计被引量：9
- 2012年
- 从道路照明评价指标出发,对发光二极管(LED)道路照明的配光进行优化设计。综合考虑照度分布与道路照明评价指标之间的函数关系,建立了LED路灯照度分布的数学模型。以照明评价指标为优化条件,亮度-照度比Q为优化目标,求解有约束的最优化问题,得到配光曲线。以沥青路面主干路为例,把得到的配光曲线导入照明模拟软件中进行仿真模拟。配光优化结果表明:其横向配光呈非对称分布,且最大光强偏向机动车道方向,比传统的对称式配光曲线节能30.3%;Q为0.072 7,高于一般沥青路面的比值;同时各项照明评价指标均符合CJJ 45-2006的要求,配光性能良好。
- 王尧刘华荆雷卢振武党博石
- 基于非成像光学的发光二极管汽车后转向灯透镜设计被引量：4
- 2012年
- 针对现有发光二极管(LED)汽车后转向灯存在的配光性能不准确、能量利用率低等问题,设计了一款准直配光一体化的LED后转向灯透镜。该透镜根据非成像光学原理和斯涅尔定理,通过迭代求解的方法设计而成,其高度为8.32 mm,直径为12.64 mm。利用光学软件TracePro对实际光源和后转向灯透镜进行光线追迹模拟,结果表明:在x方向±80°,y方向±80°的矩形区间,发光强度均大于1.6 cd;在x方向±20°,y方向±10°内发光强度呈近似矩形分布,且各测试点结果均满足GB17905-2008要求。该透镜可精确控制LED发出光线,有利于提高配光性能及能量利用率。
- 王尧刘华卢振武方超荆雷
- 关键词：发光二极管发光强度
- 提高万向轴系式快速反射镜指向精度的装置被引量：6
- 2015年
- 为了减小万向轴系式快速反射镜(FSM)的轴向间隙,改善FSM系统的指向精度,设计了一种轴系间隙消除装置。在明确万向轴系式FSM结构原理的基础上,分析了FSM系统指向误差的来源。然后,设计了轴系间隙消除装置,计算了压缩弹簧预紧力并对它的结构参数进行了设定。最后,针对是否装有轴系间隙消除装置的FSM系统的指向精度进行了对比测试。结果表明:该轴系间隙消除装置能够有效改善FSM系统的指向精度,使其在方位方向提高约4.4倍,俯仰方向提高约3.3倍。此外,在刚性支撑轴系基础上设计的弹性轴向间隙消除装置,不仅改善了万向轴系式FSM的指向精度,还为系统的运动部分提供了二次刚性支撑,从而进一步提高了FSM的承载能力。
- 徐新行刘廷霞时魁薛向尧王兵
- 关键词：快速控制反射镜轴向间隙指向精度
