摘要：星模拟器作为星敏感器的地面标定系统,用来模拟星点像的大小、星等、光谱、色温、星的位置及星之间的角距等。随着航天技术的不断发展,对星模拟器本身的要求也越来越高,进而使星模拟器重要部件准直光学系统的设计成为关键因素。利用离轴反射式光学系统无色差、体积小、光利用率高、中心无遮拦等特点,提出一种离轴抛物面式准直光学系统。该系统由离轴主抛物面反射镜和次平面反射镜组成,实现了通光口径为Φ300mm,焦距为3 000mm,视场角为30′的准直光学系统设计,经像质分析表明,在视场角内畸变为0.006 2%(小于0.01%),MTF达到衍射极限,波相差为0.071 6λ,所设计的光学系统能满足要求,并论述了准直光学系统的装校过程。

摘要：为了实现对倾斜分束片型自准直仪的设计,针对由平板分束器引入的轴上像散提出了校正方法。对其轴上点像散产生的原因进行分析,研究了柱面镜对轴上像散的校正方法。推导了柱面镜校正参数的计算方法,针对复色自准直仪系统的残余色差,提出柱面分束器与柱面镜组合的校正方法,并与平板分束器与双柱面镜组合方法进行对比,分析发现前者可减少元件数量,更适合用于倾斜分束片型复色自准直仪中。设计结果表明,柱面分束器与柱面镜组合型系统的波像差RMS值为λ/26,PV值为λ/5,系统的消像散、消色差效果良好,成像质量得到有效复原。对样机的波前进行检测,RMS值为λ/25,PV值为5λ/26,小于λ/4,系统成像质量良好。

摘要：偏振散射成像通过提取介质和目标的偏振特性来降低散射对光学成像的影响,提升成像品质。近年来,随着光学器件与数据处理性能的不断提升,其具有的高灵敏度、无损性、高速性等优势得以凸显,偏振散射成像理论和技术在材料检测、资源勘探,尤其是在航天遥感中的空间目标信息反演与清晰化成像等领域得到了广泛应用。文章简要总结了固体薄散射介质成像与浑浊水体成像方面的理论进展,对近年来国内外的实验研究作了系统性的综述,着重介绍了其中具有代表性的研究成果,最后从模型优势互补和与深度学习等信息处理技术结合方面展望了偏振散射成像技术未来的发展方向和应用前景。

摘要：提出了层析短时积分成像法,并通过实验验证了该方法的数据质量更高,成像效果优于传统的层析成像法;在小波去噪理论方面,结合太赫兹信号的特点提出δ-σ评价规则,利用该评价规则遴选出最优的小波去噪组合(即sym7小波,分解尺度为5),并以此为基础设计酚醛塑料样件进行无损检测层析短时积分成像实验,对比不同的小波去噪组合,从识别缺陷数量、缺陷识别率这两个主观评价指标和韦伯对比度这一客观评价指标上对比小波去噪的效果,结果表明:sym7小波(分解尺度为5,软阈值处理)对酚醛楔形缺陷无损检测信号小波去噪具有良好的效果,信号预处理后的样件无损检测图像背景噪声带得到了有效抑制,预制缺陷与背景区域的对比效果更加明显,能够清晰准确地获取样件的内部结构变化。

摘要：为了突破常规激光投影仪由于单一波长的局限性造成应用场景的限制,同时实现对不同零件、不同材料、不同装配工艺的分图层投影,设计并搭建了多色分图层激光扫描自聚焦投影系统。系统采用2种波长的激光作为光源,根据二向色镜的位置不同,提出了多色共光轴和分光路2种激光扫描自聚焦投影方案,并推导了相应的光学系统数学模型。通过系统的自聚焦功能调节镜组间距,均可以实现在不同距离的投影面上聚焦出不同颜色的最小光斑。利用ZEMAX光学设计软件对2种投影光学系统进行仿真,并从系统可靠性和投影效果上对2种系统进行比较分析。实验结果表明:在3 m处的投影面上,共光轴系统各种波长的光斑直径均在0.8 mm以内,且光斑大小均匀,可以实现多色分图层的扫描自聚焦投影功能。

摘要：针对PCB(printed circuit board)平面绕组力矩电机运转时平稳性的问题,采用能实现极低导通电阻的IRF2807PBF MOS管作为驱动电路的主要芯片,结合IR2010s驱动芯片以及STM32F103ZET6主控芯片搭建整体的驱动电路,提升了在慢速情况下电路的驱动能力。利用SS361RT霍尔磁性位置传感器,形成速度闭环反馈,并运用自抗扰控制算法对速度增量进行控制,使用PI(proportion integral)电流环对电流增量进行控制,最后通过SVPWM模块输出六路PWM(pulse width modulation)脉冲序列控制三相全桥电路中的各相MOS(metal oxide semiconductor)管导通,从而实现了一种针对PCB平面绕组力矩电机的PWM闭环反馈式平稳调速驱动系统。通过仿真和实验表明,相比于使用传统的PI速度环设计的电机驱动系统,该驱动系统在相同转速下能大大提升电机运行时的平稳性。将驱动系统用于光学生物测量仪PCB平面电机控制的延迟线部分,能使延迟线平稳低速运行,保证了测量精度。

摘要：星敏感器作为高精度导航仪器,其主反射镜的面型精度是影响导航精度的主要因素。由于星敏感器处于复杂的温度环境中,在主反射镜上会出现梯度温度场,从而引起反射镜面型变化。为保证导航精度,热不敏系统得以发展。该文针对一款热不敏系统的236 mm主反射镜,进行梯度温度场的仿真和实验综合研究,来验证该反射镜能否达到面型精度的指标要求。实验中用加热片模拟主反射镜表面梯度温度场,并用干涉仪检测反射面RMS值。仿真应用Patran、Sigfit等软件进行,边界条件与实验环境保持一致,计算得出主反射镜梯度温度场和反射面RMS值。相同加热条件下,实验和仿真结果的温度变化趋势相同,实验和仿真结果的RMS增长曲线趋势相同。实验测得的RMS值和仿真计算结果的RMS值均小于0.03λ(λ=632.8 nm),满足反射镜指标要求。实验和仿真结果都表明该系统的主反射镜设计满足系统要求。

摘要：设计了一款可用于白光瞄准镜多参数检测的离轴反射式平行光管。针对在使用工况中,低频振动环境对主镜面形误差影响过大的问题,提出一种主镜背部柔性支撑方案,并对主镜柔性支撑的重要结构参数进行了优化。同时对RTV胶的特性进行分析,计算出环形RTV胶的有效属性和等效模量倍率。仿真结果表明,主镜组件在1-g重力作用下,面形误差RMS值和PV值分别为0.79nm、3.66nm,能满足系统指标对于平行光管面形的要求。平行光管整体的一阶模态频率为496.38Hz,具有良好的抗低频振动的能力,在热力耦合作用下,主镜面形误差均满足RMS值≤λ/30,PV值≤λ/10的设计要求,1000N力作用下的最大应力小于材料的屈服极限。主镜采用柔性支撑的离轴反射式平行光管的动态性能与面形精度能满足设计要求。

摘要：针对目前“扫描式”反射光场测量系统依赖复杂机械装置、测量效率低以及“照相式”反射光场测量系统测量角度范围小等问题,提出一种基于超广角成像的粗糙面反射光场测量方法。分析了粗糙面反射光场测量原理,优化设计了折反射超广角成像光学系统,实现了天顶角范围0~54°的周视反射光场测量;校准了反射光场测量系统的空间关系与光场强度,校准后反射光场测量最大相对误差为4.12%,周视反射光场测量平均相对误差最大为2.06%;通过模拟Labsphere Permaflect-80漫反射板、WhiteOptics-DF60漫反射板和美国ACA镜面铝板3种粗糙面的反射光场测量结果,证明了所提表面反射光场测量方法的可行性,丰富了粗糙表面反射光场的测量手段,为对材料表面光学反射特性与损伤等的测量、模拟与重构提供了研究基础与技术支撑。

摘要：为了解决光纤光栅温度与应变交叉敏感问题,在同一个探头上将温度敏感与应变敏感以不同的回波光谱表达形式加以区分,由此试制了一种新颖的FBG探头结构。系统采用啁啾FBG与渐变应变外壳配合的形式构成,使温度与应变对回波光谱谱形的影响可明显区分,从而实现同时测试两组参量的目的。给出了新颖FBG结构设计的理论分析,推导了其与回波光谱的函数关系,仿真分析了温度、应变与波长偏移量的关系,讨论了在不同轴向位置及应力水平条件下系统的应变值数据分布。实验将该FBG与标准温度与应变传感器的测试结果进行对比,结果显示,其温度误差优于0.98%,应变误差优于2.54%。