摘要：针对铝合金材料,设计了大口径红外相机主反射镜,反射镜口径420mm。以径厚比、支撑点数量和轻量化结构形式为输入点,设计了一种背部开放式、三角形轻量化结构和背部3点支撑的结构形式。通过有限元分析软件对反射镜的动态刚度及自重和温度载荷下的面形变化进行了分析。分析结果表明:反射镜具有高的动态刚度,反射镜自重工况和-40℃均匀温降下,面形精度RMS分别为30nm和0.2nm,均满足光学设计提出的λ/10(λ=632.8nm)指标要求,为大口径铝合金反射镜的设计提供了理论依据。

摘要：为保证高空光学遥感器CCD组件所需的温度水平,利用石蜡类材料的相变储热特性,设计了一种相变热控方案。分析了相变热控中封装容器及导热增强体材料。利用热平衡方程,计算了相变材料用量,设计了封装容器及导热增强体。通过CCD组件热试验测试了热控方案的热控效果。结果表明:在CCD组件连续工作2 h情况下,未采用相变热控方案的CCD组件温度范围为18～41.4℃,而采用相变热控方案的温度范围为18～28℃,满足热控指标要求。该相变热控已成功应用于某高空光学遥感器,可以作为其他航空光学遥感器CCD组件热控设计的参考。

摘要：针对传统串联式微位移机构具有的结构不紧凑和刚度较低等问题,本文设计了一种结构紧凑、具有高分辨率和高刚度的并联式自解耦二自由度微位移平台。该平台采用了4个对称布置的嵌套式平行导向机构,使得平台具有刚度对称和自解耦等特点。本文还对嵌套式平行导向机构的工作原理进行了分析。通过有限元方法仿真分析了微位移平台在不同受力状态下的变形情况,并对其进行了模态分析。经实验测量,证实了该平台具有自解耦功能,并得出了微位移平台的实际行程,且其输出位移也被证实具有较为良好的线性度。

摘要：为了消除在实际飞行过程中温度变化对机载折反式光学系统成像质量的影响,对该系统的光学元件、机械结构等部分进行热分析,实现机载折反式光学系统的无热化设计。首先,根据透镜的光焦度公式推导透镜的光焦度温度函数,列出透镜组的消热差方程。接着,在考虑支撑结构的影响时引入轴向放大率,以此表现折反式系统部分元件间隔变化对系统焦距影响大的特点。最后,结合前两者确定完整的消热差方程来指导无热化设计。仿真结果表明,工作在486～656nm波段,焦距为1 850mm的机载折反式可见光光学系统在0～40℃之间成像良好,调制传递函数下降不到0.1。

摘要：为了实现机载光电平台测角精度的精确分析,引入了基于蒙特卡洛模拟的估计方法,并进行了实验对比验证。首先讨论了蒙特卡洛模拟在测角精度分析中的应用;然后提出了基于蒙特卡洛模拟的测角精度分析流程,并且运用MATLAB获得了蒙特卡洛模拟测角精度;最后通过经纬仪与平行光管进行了实验测试并得到实验测角精度。通过对比分析模拟测角精度和实验测角精度可知,蒙特卡洛模拟获得的测角精度与试验数据接近,相对误差为1.59%。实验分析结果表明了蒙特卡洛模拟分析测角精度的可行性,蒙特卡洛模拟分析法可以帮助设计人员在设计阶段得到航空平台的测角精度,有助于进行各框架的误差分配,提高设计效率、节约成本。

摘要：介绍了一种基于行间转移CCD KAI-04022的成像系统设计方法。成像系统采用灵活的驱动电路设计方法,利用二极管钳位及MOSFET驱动器完成了各个两电平驱动信号的设计,利用模拟前端芯片和压摆率控制电路产生垂直三电平驱动信号。模拟前端芯片AD9920A自带12位精度的A/D转换器,CCD输出的模拟信号通过它进行数字化采样,数字化的图像信号将被FPGA读入到下一级处理模块。为了解决双通道输出产生的非均匀性问题,本系统采用多点校正算法,设计了可实现的FPGA硬件校正模块,在代价较小的情况下,完成了非均匀校正功能。校正后的图像利用高速LVDS接口传输给上位机。实验证明,在像素时钟为40MHz时,成像系统的帧频可以达到16frame/s。在实验室环境下,对CCD直接进行辐照测试实验,测得图像的信噪比为33d B,成像质量满足系统的要求。

摘要：为减小光学窗口对航空光学遥感器成像质量的影响,对光学窗口的窗口玻璃厚度进行了优化设计。根据强度理论确定了窗口玻璃最小厚度。依据纵掠平壁理论计算出光学窗口外表面的平均对流换热系数;以热光学为基础,仿真了航摄时光学窗口的瞬态温度场分布;计算了光学窗口在热-力耦合作用下不同窗口玻璃厚度时的波像差(PV和RMS),最终确定了矩形光学窗口(290 mm×140 mm)的玻璃厚度为17 mm。试验结果表明:特征频率为60 lp/mm时光学系统传递函数为0.304,并获得了稳定、清晰的航摄图像。成功实现了光学窗口的光机热一体化设计,可为其他航空光学窗口设计提供参考。

摘要：为了保证航空相机的成像质量,设计了偏心量为6mm的偏心凸轮调焦机构来补偿环境变化造成的离焦量。为了准确计算调焦量,需要知道滚子位置和编码器的角度反馈值的对应关系。分别针对偏心轮无偏置安装和有偏置安装时滚子运动轨迹进行了分析,对滚子位置和偏心轮旋转角度之间的关系进行了公式推导。由公式可得无偏置安装时调焦范围为±6 mm,当偏置量为3 mm有偏置安装时调焦范围为±6.197 mm。实验证明滚子位置的实测值和理论推算值是相符的。的分析为偏心凸轮调焦机构的设计以及精确调焦提供了理论基础。

摘要：在描述扫描镜系统原理基础上,介绍了使用奇-奇频率随机相位多正弦信号获得系统噪声估计和的非线性频率特性检测方法。对扫描镜系统的死区和功率级非线性进行测量,给出功率级的分段拟合函数。使用随机相位多正弦信号获得系统频率响应函数的最佳线性近似模型及其标准差估计。实验表明,系统功率级存在明显的非线性效应,使系统等效启动电压提高为计算值的1.7倍;扫描镜系统的非线性特性主要存在于激励信号基频的奇数倍处,且远低于系统的线性输出,可在线性框架下对其进行分析与设计。获取的系统频率响应函数和不确定性估计可为鲁棒控制器设计提供设计依据。

摘要：对APD阵列信号采集电路进行了深入研究,着重分析其增益温度补偿实现方法。系统采用集成DC-DC高压模块为APD阵列提供高压偏置,以提高系统可靠性。高压模块输出电压可通过数字电位计进行软件控制,也可通过常规电位计手动调节,增强系统增益调节的灵活性。为保持APD增益恒定,需在环境温度变化时,APD偏压与APD击穿电压成比例变化。详细分析了基于温敏二极管、温敏电阻及带温度传感器的数字电位计的增益温度补偿方法。APD阵列在激光照射下生成的电流信号经跨阻放大器转换成电压输出。最后,对电路性能进行了测试。分析表明:基于温敏二极管的增益补偿方法设计简便;采用温敏电阻的增益补偿方法只能实现部分温度范围的线性补偿;应用带温度传感器的数字电位计进行温度补偿时存在锯齿效应,该锯齿效应与温度分辨率有关,在温度分辨率为4℃时,偏差最大可达4.57 V。测试结果显示:在激光脉冲宽度为5.1 ns时,模块输出电压脉宽达到10 ns。整个电路满足后续系统设计要求。