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.

互补伪彩色编码在半自动视频判读中的应用

通过对基于 IHS 空间互补伪彩色增强的方法进行改进,对色调 H 的取值方法做适当调整,使目标和背景的色调 H 相差π,成为反差大的互补色,从而使判读更加容易和准确。实验表明,改进后的 CPCIHS 方法效果明显。

基于干涉图匹配的目标识别技术

干涉光谱技术的优点是可以获取高分辨率的目标光谱图,再通过光谱匹配,可以实现目标的识别和分析,但它须经过从干涉图到光谱图的傅立叶变化过程。针对快速目标识别的应用,提出了基于干涉图匹配的光谱识别技术。在干涉光谱探测设备得到目标干涉图后,通过对其干涉图的匹配操作,可以确定待识别目标和期望目标的相似程度。由于目标识别中省去了傅立叶变化,使目标光谱识别的速度得到了提高。仿真计算结果表明,干涉图匹配技术从理论上是完全可行的。

大视场红外折反光学系统杂散光分析

杂散光分析是保证光学系统成像质量的关键技术之一,根据红外光学系统杂散光的定义,指出大视场红外光学系统的杂光来源,以及杂光对系统的影响,并且建立了消杂光结构。在消杂结构中,为了减少内部辐射,遮光罩内部使用反射式挡光环。采用TracePro软件对系统进行建模、仿真分析,结果表明此红外光学系统的杂散光得到很好的抑制:太阳杂光抑制水平PST可以达到10-5～10-8,内部辐射到达像面杂散光能量量级为10-10W,系统可以实现清晰成像。

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.

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。

基于卡塞格林系统的红外制冷型长焦分档变倍光学系统的设计

本文基于卡塞格林系统设计了红外制冷型长焦分档变倍光学系统,计算、推导了光学初始参数及组元的光焦度分配。采用了二次成像结构形式,主物镜组采用R-C光学结构用于缩短筒长,使用投影镜组解决冷屏匹配问题,利用调焦镜实现调焦,通过切换投影镜组后组实现变倍,然后对光学系统像差进行了优化设计,分别给出了长焦系统和短焦系统不同视场的成像质量优化结果,0.8视场内光学传递函数在空间频率17 lp/mm时均大于0.4。最后对主要结构进行了相应的精度分析,结果表明该设计能够很好地满足工程实际需要。

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″。

四连杆柔性铰链机构在晶体单色器中的应用

将单轴直圆柔性铰链的理论应用于铰链机构的研究,建立起了四连杆铰链机构模型,应用到弧矢聚焦晶体单色器的压弯机构中。通过控制输入量输出小角位移,实现了同步辐射光束在弧矢方向的聚焦,分析了机构变形时需要输入的驱动力,在线测试聚焦光斑数据证实了模型的正确性。

光电经纬仪机电一体化耦合特性

区别于传统刚体控制模型,将结构动态设计方法与控制理论相结合,构建了光电经纬仪的柔性机电耦合控制模型,分析了该模型的结构基频、阻尼比等机械因素与控制带宽的耦合关系,并提出了光电经纬仪动态量化设计准则.实验表明:光电经纬仪结构谐振频率ω_n应尽可能地远大于系统谐振频率ω_r,至少满足ω_n≥3ω_r.该方法有效可行,可解决高精度大型经纬仪机电谐振问题,为设计快速响应、高跟踪精度的光电经纬仪提供了工程依据.

机载天文导航系统中振动对导航精度的影响

针对平台式机载天文自主导航系统载体振动对导航系统定位精度的影响问题,理论分析了载体对导航平台影响的振动形式,给出振动角位移是主要影响量的结论。研究了天文导航系统的单星定位导航建模思路,根据振动角位移的特点给出了角位移补偿中近似坐标转换矩阵。设计了振动实验,建立了定位模型,给出了载体振动主要以角位移的形式将误差传递给导航系统平台。试验结果表明:振动角位移带来的误差为天文导航定位的主要影响因素,X、Y轴200″的轴向振动角位移带给天文导航系统的定位误差近似为600 m。

欧洲球载太阳望远镜SUNRISE及相关研究成果简介

利用发射到平流层的球载太阳望远镜来观测太阳磁场演化和监视太阳活动有着得天独厚的优势。首先,在平流层中,球载太阳望远镜对太阳的观测不受来自地球对流层大气中天气现象的干扰,处于无视宁度影响的环境中,这为获取高质量的太阳图像提供了优越的条件。其次,平流层的空气已经十分稀薄,对紫外线的吸收也大大减弱,球载太阳望远镜能够在近紫外波段观测太阳活动和爆发。第三,球载太阳望远镜可以通过回收、升级和再利用来降低使用成本并提高望远镜的利用率,远比空间观测经济实惠。利用球载太阳望远镜开展对太阳的观测研究在欧美已经有半个多世纪的历史。简要回顾了太阳观测的球载任务发展历史,包括在这期间积累的丰富的仪器研制和观测经验,详细介绍欧洲“日出”(SUNRISE)球载任务的仪器搭载、高分辨率观测数据和一系列在此基础上完成的高质量科研成果,为我国球载望远镜的研制提供重要参考。

转镜式傅里叶变换光谱仪光程差非线性的研究

转镜式傅里叶光谱仪中 ,转镜的转动形成光程差的非线性。光程差非线性是转镜材料和工作角选择时要考虑的重要因素 ,通过对它的研究 ,可以为工程实践提供指导 ,为进一步研究奠定基础。通过输入单色光时的情况对干涉图进行研究 ,发现光程差非线性使干涉图的周期发生变化 ;通过和光程差线性系统的仪器函数比较对复原光谱进行研究 ,发现非线性给复原光谱带来了噪声和波数漂移。由于光程差的变化是已知的 ,在光谱复原时 ,用非线性的光程差代替傅里叶变换中的光程差 ,就可以对光程差非线性进行补偿。计算机仿真实验的结果表明 ,这种方法效果明显 ,经补偿后复原光谱中光程差非线性带来的噪声基本消失。

双晶单色器固定高差相对检测技术研究

简述了同步辐射光束线中双晶单色器的基本原理和固定高差原理,介绍了固定高差相对变化的离线检测方法,并对该检测技术进行精度分析。结果表明:影响检测精度的主要因素是光斑判读精度,检测实例显示,检测精度可达4.9μm,满足精度需求。

基于牛顿系统的可见光长焦距分档变倍光学系统设计

举例说明了一种基于牛顿系统的可见光长焦分档变倍系统的设计方法，并推导、计算了各个光学组元光焦度的分配以及光学初始参数。系统采用了二次成像光学结构形式，引入场镜解决长、短焦系统瞳匹配问题，设置调焦镜组用来补偿因物体距离变化引起的像面移动，通过在长焦系统和探测器焦平面之间切进、切出短焦物镜组实现变倍，在短焦物镜组中设计平行光路以便长焦系统和短焦系统共像面的调整。对光学系统像差进行了优化设计，分别给出了长焦系统和短焦系统不同视场的成像质量优化结果，0．8视场内光学传递函数在空间频率36lp／mm时都大于0．4，分析表明设计结果能够很好地满足实际工程需要。