摘要：在中国推进生态文明建设和“双碳”目标的背景下,二氧化碳和水汽浓度监测意义重大,TDLAS(可调谐二极管激光吸收光谱技术)气体检测技术发展迅速且具备优势。本实验设计了一种以STM32H7B0为主控芯片的频分复用型TDLAS激光驱动系统。利用频分复用技术,主控电路驱动激光器同时对两种气体进行检测。该系统采用STM32H7B0作为主控芯片,利用芯片内部的2路DA产生调制波形,通过AD8051实现V-I转换,实验电路采用NOR Flash系列的SST26VF064B存储芯片,以实现波形参数配比数据存储,同时利用上位机调整DA输出各调制信号参数,实现对激光器输出调制信号的控制。实验结果表明,2路DA的波形信号最大绝对误差均小于0.5%,可满足系统需求,实现对激光器的稳定信号驱动。

摘要：盲元以及非均匀性噪声的存在会导致红外图像的成像质量大幅下降。针对此问题设计了一种红外图像非均匀性校正算法。首先,介绍了两点校正算法的原理;然后对盲元的定义以及传统的常用盲元检测方法和盲元补偿方法进行了分析,并在此基础上提出了梯度阈值盲元检测法,即通过计算所有相邻像元之间的灰度差值得到盲元的判断阈值;接着采用改进的邻域代替法进行盲元补偿,并将上述算法用于某自研中波红外相机中;最后设计对黑体的成像实验,分别将本文盲元检测、补偿算法与现阶段的常用方法进行比较,对比校正前后图像的成像质量以及非均匀性指标。结果表明,本文提出的非均匀性校正算法可有效抑制盲元及噪声,校正后图像的非均匀性下降了65%,图像质量明显提高,可满足该自研中波红外相机的工作需求。

摘要：为了满足我国高海拔地区大视场天文望远镜进行微光探测的需求,基于长光辰芯公司的高性能sCMOS(Scientific CMOS)探测器GSENSE1516BSI,以Xilinx公司的Kintex-7 FPGA为主控芯片,设计了低噪声、高灵敏度、热电制冷器(Thermo Electric Cooler,TEC)主动制冷的成像系统,硬件部分包括sCMOS探测器外围电路、FPGA的读出电路和TEC主动制冷模块;软件部分包括时序控制模块、数据对齐接收训练模块和DDR3高速缓存模块。设计开发了大面阵像素数据的DDR3读写验证模块,可以在设计阶段预验证大面阵像素数据在DDR3子模块中缓存的可靠性,提前发现潜在的数据传输问题,优化了系统测试方案。最终经过整机测试,实验结果表明:设计的sCMOS成像系统工作稳定,读出噪声为4.33 e^(-),制冷温度可达-30℃,-30℃下暗电流为0.15e^(-)/pixel/s,可稳定进行4 k×4 k大面阵像素数据的读出,满足大视场天文观测需求。

摘要：采用旋转体时域有限差分法对亚波长衍射微透镜进行数值分析 ,给出了在微透镜焦平面上的电场强度分布和从近场到远场的电场强度分布 .研究了亚波长衍射微透镜的色散 ,给出了入射波长不同于设计波长的色散曲线 ,数值分析结果表明了亚波长衍射微透镜的负向色散特性 。

摘要：针对目前空间相机主支撑结构设计中难于同时保证重量轻且刚度高的问题,提出了采用拓扑优化方法对空间相机光学系统主支撑结构进行优化设计的方案,并采用有限元分析法对两种空间相机主支撑结构优化设计的结果进行了检验。对卡塞格林光学系统和TMA光学系统主支撑结构进行拓扑优化后做了比较,卡塞格林光学系统主支撑结构一阶固有频率从41 Hz提高到72 Hz,重量降低了15%;TMA光学系统主支撑结构在一阶固有频率不降低的情况下,重量降低了35%。结果表明,采用拓扑优化设计方法缩短了设计周期,提高了空间相机主支撑结构的性能,有效降低了支撑结构重量,满足了系统设计要求。

摘要：为提高椭圆参考轨道编队的精度,研究了一种无摄动椭圆参考轨道的卫星编队飞行设计方法。本方法是在RAC坐标系下研究两星相对运动问题。利用RAC坐标系下的敏感矩阵,将轨道根数差与从星的RAC坐标建立联系,从而推导出椭圆轨道编队设计算法。利用此算法设计出3种主从形式的编队队形,分别是沿轨编队、穿轨编队和同轨迹编队。仿真验证表明,沿轨编队的位置、速度误差均为0;穿轨编队被证明为不符合实际的编队队形;而同轨迹编队的位置误差控制在毫米量级,速度误差控制在毫米/秒量级。利用本方法设计的编队轨道精度很高,可以满足当前编队飞行任务的要求。

摘要：从空间反射镜主反射镜组件的轻质化设计入手,从结构材料的选择、主镜轻量化形式的确定以及支撑结构的合理设计三个角度系统地进行了一体化结构-热设计。针对某型卡塞格林系统Φ650 mm口径主镜进行了轻质化设计,三点为主多点为辅的支撑方案可在保持组件结构刚度满足力学要求的同时,使反射镜具有良好的热尺寸稳定性。综合考虑加工和工作状态后,最终确定了一种满足设计要求的整体优选方案。分析计算确认,主镜组件镜面综合面形误差PV值均<λ/10,各项指标完全满足光学系统对主反射镜的设计要求。

摘要：设计了适合于数字X线影像仪的激光扫描光学系统。针对数字X线影像仪的使用特点,论述分析了激光扫描光学系统中的关键部件Fθ镜头、光束扩展器和扫描器,提出并解决了其中一些关键问题,如影响系统扫描光点大小的因素、扫描器的确定等。用ZEMAX光学设计软件对所设计激光光学系统的光学性能进行了模拟,得到扫描光斑直径<0.1 mm,像高和视场角满足线性关系的设计结果。像质评价分析结果表明:所设计的镜头像质优良,轴上与轴外成像质量相当,像质达到衍射极限。

摘要：提出了空间遥感器温度场的描述方法,建立了某空间遥感器光学镜头的热光学分析模型,计算得到了该空间光学遥感器温度水平和温差要求的热控指标。在对遥感器在轨运行热载荷状态进行假定描述的基础上,用有限元方法进行了温度场及热弹性变形分析,得出假定温度载荷作用下光学遥感器各光学表面的变形量及刚体位移量。利用Zernike多项式进行波前差拟合,得到Zernike多项式系数,代入光学系统,利用CODEV光学计算软件计算热载荷作用下光学镜头的传递函数(MTF)。通过迭代,得到光学系统满足传递函数指标>0.4要求的各温度场临界值,完成了从光学指标到热控指标的转换,避免了热控设计的过设计或设计不足,可以在设计方案阶段作为遥感器结构的热适应性设计的参考,同时为制定合理的热控设计指标提供数据依据。

摘要：从传统的频率选择选择表面(frequency selective surface,简称FSS)Y孔单元出发,提出了一种新单元.经优化设计,给出了Y孔单元和新单元的FSS结构参数,运用谱域Galerkin法对两种单元FSS的传输特性进行了数值计算.采用镀膜和光刻技术制作出相应的等效平板样件,在微波暗室对两种FSS等效平板在8—12GHz频段内的传输特性进行了测试,测试值与计算值基本一致.结果表明:与Y孔单元相比,新单元FSS在电磁波大角度(66°)入射时具有高的透过率,在电磁波大扫描角范围内(0°—66°)新单元FSS中心频率的漂移量更小.因此,所提出的新单元更适合于电磁波大角度入射下的应用,为FSS在曲面雷达罩上的应用提供了一种新单元.