弧矢聚焦双晶单色器性能测试研究

针对同步辐射光束线中的弧矢聚焦双晶体单色器,研究了高准确度自准直平行光管对Bragg转角的步长分辨、转角准确度等参量检测的方法.利用单色器的双晶平行光路,可以方便实现对晶体微调角度的放大,从而检测微调机构的性能.建立了光束线模拟光路,可以实现对弧矢聚焦效果的检测.利用该方法,完成了我国第一台弧矢聚焦双晶单色器的离线检测,检测结果达到了理论设计指标,表明了测试方法的有效性.

压弯聚焦镜自重的平衡

介绍了北京同步辐射装置中能 X 射线光束线(BSRF-3B3)中的压弯聚焦镜;在分析重力带来的面形误差的基础上,给出了重力平衡的方法;建立了修正前和修正后的柱面镜面形误差的数学模型,并通过优化计算,找出了最佳平衡力的作用点和大小。实施重力平衡后,压弯泵系统自重引起的面形误差可以大大减小。

大视场电视经纬仪摄像系统的标定研究

利用电视经纬仪的跟踪测量功能,以平行光管作为目标,实现了对摄像系统重要参量的精密测量.结合高准确度轴角编码器,可以对焦距进行标定.通过方位和俯仰方向的角位移,利用镜头畸变的轴对称性,可以确定光轴的位置.对整个视场进行抽样采点,得到一个畸变的网格场,通过拟合得到畸变系数,可以进行高准确度畸变修正.

单色器水冷晶体面形误差的研究

针对第三代同步辐射装置光束线中的双晶单色器,分析了引起直接水冷却晶体面变形的原因,提出直接水冷却异型晶体结构,并用有限元方法进行数值模拟分析,得到晶体面形误差,并提出优化面形精度的方法。结果表明,在热负载、装夹力、真空负压和水流压力下,水冷却异型晶体在热源辐照区弧矢向和子午向平均面形误差RMS值分别达到1″和0.6″。

应用CCD拼接技术的高分辨率图像扫描仪设计

介绍多CCD拼接技术在高分辨率扫描仪系统中的应用。采用此技术研制的图像扫描系统 ,在 4 -CCD拼接情况下 ,设计物理分辨率 70 0DPI ,可分辨率插值 350DPI和 140 0DPI ,满足清晰扫描 0 .0 8m线宽要求 ,系统图件扫描相对精度 0 .1mm ,水平方向拼接精度和垂直方向安装精度控制在一个像元内 ,对应物面 0 .0

CCD摄像机图像中心两种标定方法的应用研究

应用两种方法对CCD摄像机的图像中心进行标定;其中直接光学方法根据因镜头畸变造成的像素点在像面水平和垂直两个方向上分布的对称性得到图像中心;基于镜头畸变的透视投影方法利用具有精确定位点阵的平面模板及其在不同方位所成图像,标定出摄像机的内外参量,其中包含图像中心.标定过程考虑了两种主要的镜头畸变.针对某型摄像机及镜头,试验得出关于两种方法的适用性和优缺点,并验证了后一种方法的强收敛性.

30×中波红外连续变焦光学系统设计

基于制冷型320×240凝视焦平面阵列探测器,设计了30×中波红外大倍率连续变焦光学系统。详细介绍了连续变焦光学系统的选型及其初始结构的计算方法。系统采用硅和锗两种普通红外材料,通过引入非球面校正系统轴外像差,实现了30～900mm的连续变焦,F数为4,工作波段为3.7～4.8μm,满足100%冷光阑效率,在空间频率为16 lp/mm处,系统MTF值大于0.5。系统具有变倍比大,结构紧凑,光学总长短和全焦距范围内像质好,分辨率高等优点,满足设计要求。

对凝视红外热成像冷反射现象的研究

冷反射现象是在红外热成像系统中制冷的探测器通过前面的光学表面反射而探测到自身的像形成的。控制冷反射是设计红外扫描系统的一个重要指标。在一些光线追迹软件中有对红外扫描系统冷反射的分析工具,却没有优化、分析凝视阵列冷反射的工具。为了控制凝视红外系统的冷反射,一般通过非均匀校正来补偿,但这只对应某一特定的状态校正。当相对于已校正状态的一些条件变化时,冷反射又会重现。通过类比于红外扫描系统,分析了凝视系统的冷反射,并用code v给出了实例。

空间目标光度特性测量方法研究

空间目标的光度特性反映了目标的在轨运动状态,通过空间目标的光度测量可以判断空间目标在轨特性和进行空间目标的编目识别。比较了空间目标光度特性光度计和CCD测量的两种方法,并采用恒星比对的方法,得到了空间目标的星等数据,实验结果表明两种测量方法星等精度相当,但CCD测量可以在白天测量空间目标的光度特性。

同步辐射光束线中柔性铰链的研究

详细推导了直圆柔性铰链所受力矩和角偏移量及受力和线性位移之间的对应关系等运动方程 ;对直圆柔性铰链材料的选取、直圆柔性铰链参数的设计进行了分析 ;介绍了在同步辐射单色器中以直圆柔性铰链为基础投角、滚角、摆角调节结构。

用于航天的高分辨率大视场光学系统设计

设计了一种用于图像拍摄的高分辨率大视场光学系统,其结构形式为复杂化的反摄远基本型.主要光学参量为:f′=6.59mm,2ω=62°,F数为2.2;在85lp/mm处,MTF达到0.8,在230lp/mm处MTF为0.46,基本达到衍射极限,光谱范围为0.486～0.656μm.设计评价结果表明,该系统的光学性能能够满足成像质量要求,达到了大视场、高分辨率的目的.

转镜式光谱仪光程差和非线性的研究

对转镜式高速干涉光谱仪的基本原理进行了介绍 ,给出了无晃动和有晃动两种情况下 ,轴上和轴外光线的光程差公式 ,并对结果进行了初步分析 ,发现晃动将使光程差大小发生变化 ,但不改变轴上光线零光程差的位置 光程差的非线性是转镜式干涉仪的天生缺陷 ,它和转镜的折射率、工作角等参量有关 ,使非线性最小可得出最佳折射率为 2 .9左右 ,从光程差误差的容限可以计算出对工作角的要求 ,折射率为最佳时 ,工作角可达 13.3° ,根据对非线性的分析结果 。

折反式中波红外双视场变焦系统无热化设计

利用折/衍混合透镜实现了宽温度范围双视场变焦系统的光学被动无热设计。系统工作波段为3～5μm,使用320×240红外制冷探测器,像元大小为30μm×30μm,焦距为400 mm和800 mm两档,F数分别为2和4。两系统通过机械结构改变冷光栏大小分别实现100﹪冷光栏效率。在两档共用组份采用一片折衍混合透镜,对双视场系统两焦距位置消热差,实现了一个衍射面对两档系统的无热化设计,结构简单。设计结果表明:在-40～60℃温度范围内,空间频率18 lp/mm处系统MTF值接近衍射极限,成像质量良好,实现了双视场变焦系统的无热化设计。

弧矢聚焦双晶单色器性能的提高

本文从理论上分析了聚焦双晶单色器的双晶在不同方向偏离理想位置所引起的双晶Bragg角偏差Δθ ,为设计研制单色器双晶的安装精度或微动调试精度提供了理论依据 。

弧矢(Sagittal)聚焦双晶单色器设计

介绍了弧矢聚焦双晶单色器系统性能要求 ,详细分析了满足系统性能要求的光学设计、机械设计和控制系统设计方案。具体介绍了单色化和压弯聚焦等光学设计 ,Bragg角的转动和固定高差的移动等关键部件的机械设计 ,以及以直圆柔性铰链为基础的投角、滚角。

短焦距变焦物镜设计

介绍了机械补偿式三组元连续变焦系统设计方法;基于微分解析法,提出快速变焦法用于优化系统高斯初始结构,减小了外形尺寸.并设计了一焦距3.87mm～19.35mm,视场76.6°～17.71°可见光变系统.设计结果表明:该变焦系统较之同类专利设计结果,具有结构紧凑、视场大、像面稳定度高的优点.

超环面聚焦镜压弯装置的优化设计

介绍了同步辐射光束线中,超环面聚焦镜四点压弯装置的机械压弯原理,建立了四点压弯装置的数学模型·针对压弯柱面镜子午方向微小(最大挠度为10-2mm级)弯曲变形,给出理论圆弧线与实际压弯挠曲线之间误差非线性函数,采用CAE技术对误差函数的求解,优化了压弯点力学参量l,使误差函数取值最小·最后通过北京中能辐射光束线中超环面聚焦镜的工程实践,验证了优化设计的正确性·

同步辐射弧矢聚焦双晶单色器传输效率的研究

本文对理想弧矢聚焦双晶单色器的相对传输效率进行理论分析 ;对第一晶体受高热负载发生的形变及第二晶体的鞍型形变对单色器的传输效率影响的原因 ,抑制第一晶体热形变、第二晶体鞍型形变所采取的结构和方法进行了简单的叙述 ;并对采取直接水冷的第一晶体和背部加肋的第二晶体进行了 SHADOW光学追踪分析 ;进而得出整个单色器的实际传输效率 .

转镜式干涉光谱仪中的误差容限研究

通过分析可知 ,转镜的晃动不影响干涉图的调制度 ,但会带来干涉图周期的变化 通过研究晃动带来干涉图的周期变化 ,可找到晃动的容限 结果表明 :转镜式干涉光谱仪对转镜的晃动不敏感 用同样的方法可以确定转镜转速误差的容限 ,转镜对转速稳定性有着较高的要求 转镜式干涉光谱仪中的反射镜不是动件 ,安装时的倾斜对干涉图的调制度和相位都有影响 ,通过计算 ,这种影响可得到反射镜的倾斜容限 结果表明 。

转镜式傅里叶变换光谱仪光程差非线性的拟合法补偿

转镜式傅里叶变换光谱仪中光程差非线性带来了干涉图周期变化和相位误差,对非线性的拟合法补偿利用采样得到的干涉图进行重构,得到不含相位和周期误差的干涉图,再按照均匀采样函数对干涉图进行二次采样,消除非线性光程差对复原光谱的影响.经过二次采样的干涉图不含周期和相位误差,可以直接使用现有的软件进行光谱复原.计算机仿真实验证明这种方法行之有效,且利用4次多项式拟合干涉图效果更好.