热像仪的光轴热稳定性仿真及拓扑优化研究

作     者：李晶 董树林 金宁 杨开宇 杨丹 徐曼 普龙 Li Jing;Dong Shulin;Jin Ning;Yang Kaiyu;Yang Dan;Xu Man;Pu Long

作者机构：昆明物理研究所云南昆明650223 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2024年第53卷第1期

页      码：94-100页

摘      要：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。

主 题 词：结构设计 拓扑优化 红外热像仪 折转镜 光轴热稳定性 

学科分类：08[工学] 082501[082501] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/IRLA20230358

馆 藏 号：203125501...