基于ANSYS的某航天光学指向摆镜系统的随机振动分析

利用ANSYS有限元分析软件对某一航天光学指向摆镜系统结构进行了动力学仿真分析,首先进行了模态分析,在此基础上进行了随机振动的加速度PSD(Power Spectral Density)分析,通过分析,确定了摆镜系统的相关参数。结果表明:新型设计的指向摆镜满足总体设计要求。

机载摆扫式光谱仪高转速三面摆镜设计与优化

为满足机载摆扫式光谱仪在25Hz扫描频率下工作的要求,设计了具有三面反射镜的摆镜结构。首先,计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系,通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能,设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式,通过600r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫;同时采用匀速摆扫的运动方式,降低了摆镜的控制难度,提高了系统的稳定性。然后,采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化,摆镜最终质量为5.28kg,轻量化率达到58%。最后,通过有限元仿真计算得到:摆镜在机载平台600r/min转速离心力与1 g重力的作用下,面型精度RMS值优于λ/20,基频达到1 199Hz,具有较高的力学稳定性,满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求。

一种新型电荷泵电路的设计

文章提出了一种新的全差分电荷泵结构,与传统电荷泵电路相比,这个电路具有输出范围大和无跳跃现象的优点,同时还可以有效地解决电荷泄漏和充放电失配等问题。

新型全差分电荷泵设计

采用差分输入和差分输出方案,设计了一种新型的全差分电荷泵。采用差分输出不仅能够降低电荷泄漏所带来的电压噪声,而且能够提高电荷泵的上升和下降速度,从而提高锁相环的工作速度,还能增大输出电压的范围。在差分输入端,采用正反馈电路结构,以提高开启和关断速度,并降低功耗。上拉泵电路和下拉泵电路完全对称,能够消除电流失配所带来的噪声。

光电位置传感器在转角精密定位中的应用

本文介绍了光电位置传感器 (Position Sensitive Detectors) PSD的工作原理及在转角精密定位中的应用 .在空间环境 ,要求体积、功耗和重量都很小的条件下 ,采用

红外目标与干扰模拟器光学系统研究

介绍了带有两个干扰的红外目标与干扰模拟器的光学系统 ;它采用两个黑体分别作为红外目标和干扰模拟辐射源 ,通过两个摆镜产生两个不同方向、不同速度和不同时间的干扰。

高频摆镜的多时序闪频激光测试

为解决目前摆镜检测系统采样率低,难以满足高频摆镜测量需求的问题,根据等效采样原理,设计了基于高速激光闪频技术的多时序高精度非接触式摆镜检测系统。该系统首先利用激光脉冲控制电路实现多时序的闪频激光照明,在CCD靶面上获得光斑位置图像;然后,根据激光光斑成像位置计算摆镜的摆角,并依照相邻光斑位置之间的时间间隔得到角速度。实验结果表明:检测系统的角度分辨力为0.005°,动态采样时间间隔可以达到百微秒量级,角速度测量误差小于±7%。该系统提高了摆镜测量的采样率,满足了高频摆镜测试的要求。

应用双摆动技术加工离轴碳化硅反射镜

研究了用双摆动技术抛光离轴非球面的工艺。介绍了用双摆动抛光加工离轴非球面的原理,分析了双摆动抛光过程中抛光盘与工件的相对运动特性及各个工艺参数对相对运动路径的影响。建立了双摆动抛光运动的数学模型,进行了计算机仿真,并对不同参数下的仿真结果进行了比较。给出了抛光模形状模型,实验验证了不同形状抛光模的材料去除特性。应用双摆动技术加工了一个224mm×108mm离轴碳化硅反射镜,结果显示:应用该技术加工离轴非球面镜可以有效抑制光学表面中频误差,具有较高的材料去除效率,面形精度可以稳定达到λ/30(rms,@633nm)。因此,双摆动抛光技术的研究有助于推动离轴非球面制造技术的发展。

摆动扫描式红外地球敏感器测试系统及其关键技术研究

在扫描镜摆角动态激光测试技术研究中,基于激光技术和CCD探测技术,提出了一种红外地球敏感器扫描镜摆角动态测试方法,并研制了扫描镜摆角动态测试系统,可实现扫描镜的摆动频率、零位角、幅值、最大与最小摆角和峰峰值之差、峰峰值平均等参数的动静态激光非接触测量。介绍了系统的组成和工作原理,着重对线阵CCD用于实时动态测角技术的测量精度和动态范围等几个关键问题进行了探讨,推导了测量精度公式与动态范围公式。

一种全差分电荷泵设计

本文设计一种新型的全差分电荷泵,采用差分输入和差分输出。采用差分输出不但能够降低电荷泄漏所带来的电压噪声,而且能够提高电荷泵的上升和下降速度。上拉泵电路和下拉泵电路完全对称,能够消除电流失配所带来的噪声,并采用正反馈电路结构,以提高开启和关断速度,并降低功耗。电路在0.18μm工艺,BSIM 3V 3模型下,采用Cadence中的Spectre仿真工具进行仿真,当电源电压VDD=1.8V,f=100MH z时,电路输出的电压范围是0V^1.8V,功耗为0.01mW。

某航天超光谱成像仪光学指向摆镜系统的模态分析

共振是机械结构设计研究是不可忽视的问题,尤其是在航天领域,卫星发射时会产生主频率在（0-100）Hz振动,为了保证仪器的安全,要求载荷避免发生共振。采用有限元分析软件ANSYS对航天摆镜的结构设计方案进行模态分析,得到了系统前6阶固有振动频率和振型,结果表明摆镜系统在（0-100）HZ以内不会产生共振,达到了设计要求。这些数据还为传动伺服控制系统提供了必要依据。

用于亚微米模拟VLSI中的实用串级电流镜电路

对亚微米模拟ＶＬＳＩ中使用的电流镜电路进行了改进。借助于ＰＳｐｉｃｅ４．０３软件设计了几个实用的电流镜电路。

用于摆镜扫描的音圈电动机设计

依据新型傅里叶变换光谱仪中摆镜扫描机构的性能要求,研究了一种应用于空间遥感仪器的音圈电动机设计方法。结合摆镜扫描的技术要求,确定了摆扫机构的运动参数。选用音圈电动机作为扫描机构驱动电机,对电机的磁钢和线圈进行计算分析,设计了用于摆镜扫描的音圈电动机,满足系统的整体指标要求。

基于CPLD和单片机的摆镜控制器电路设计

基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)和单片机技术,设计了一种高精度快速灵活的摆镜控制器,详细介绍了硬件电路各部分的设计及器件选型,以及有关软件设计中的理论计算。该摆镜控制器的设计,实现了摆镜控制精度高、平滑、稳定等设计要求,并具有很好的灵活性和扩展性。

航空摆扫成像像移计算与误差分配

航空摆扫成像时,曝光时间内像点的移动是影响成像质量的重要因素。为了研究三面镜各项误差对像移量的影响,利用齐次坐标变换法建立了像点位移计算模型,准确地引入了摆扫镜轴系误差等常见误差项。在此基础上,分析了三面镜加工装调误差对像点位移量的影响,并比较了像点位移量对各误差项变化的灵敏度。接着,根据系统调制传递函数的指标对像点位移量的范围进行了限定,确定了高图像质量允许的像点位移量。最后,对分配后的三面镜误差进行了蒙特卡罗法仿真。仿真结果表明,像点位移量在10^-5 m量级,像移的MTF因子为0.97,满足指标要求。该结论对摆扫相机的结构设计与加工装调有重要的参考价值。

基于一维PSD的高速摆镜角速度测量方法

为了实现高速摆镜角速度的精准测量,设计了基于一维PSD的摆镜角速度测量系统。采用线激光器作为光源,摆镜将光束反射到PSD探测器上,根据PSD上光斑位置计算镜面偏转角度,并通过相邻角度之间的时间间隔得到角速度。实验结果表明:测量系统动态采样频率可以达到7.5kHz,角度分辨力优于0.4″,角位移测量结果的三倍标准差为7.8″,角速度测量误差在±5%以内。系统实现了高动态,高精度,非接触角度测量,满足了高速摆镜角速度测量要求。

结合面阵成像的摆镜扫描系统设计研究

为实现低轨卫星对地面热点区域快速、大范围的成像侦查,对面阵成像摆镜扫描系统的设计进行了研究。基于反射镜摆动扫描展宽相机视场的原理,根据卫星轨道高度、地面分辨率,确定扫描系统采用阶梯式的步进扫描,要求摆镜快速摆动快速稳定。给出了摆镜扫描系统的组成、技术指标和构型,采用TRUM-60旋转行波超声电机作为驱动电机。对设计的摆镜系统建立虚拟样机模型进行仿真,设计的摆镜模态满足系统使用要求。用ADAMS软件对摆镜系统进行动力学仿真分析,摆镜单步运动满足50ms快速摆动、50ms快速停止稳定成像的要求;1个运动周期内摆镜的运动状况与设计要求一致,前1 000 ms内完成10次快摆快稳的步进扫描,回程用时少于200ms,完成1行扫描的时间充裕。设计的摆镜扫描系统能完成面阵扫描,实现宽幅成像。

一种新型轻量化振动反射镜结构

提出一种振镜的轻量化结构方案。为得到大刚度、小转动惯量的振动反射镜结构形式与参数,使用有限元法对不同结构形式参数振镜的自重形变进行计算。经过分析对比得出一种背面开孔封闭式空心圆台形镜体,其厚度为30mm,镜体背部开正三角孔并安装背板,筋肋厚度为3mm,背板厚2mm。与未经过轻量化的镜体相比,其转动惯量更小,刚度更优,且光学性能满足要求。

傅里叶变换红外光谱仪中动镜系统的设计

为提升傅里叶变换红外光谱仪的整体性能,基于立体角镜与平面镜组合的光学结构,设计了一种柔性支撑机构的摆动型动镜机构.建立和分析该机构控制模型,设计了相适应的反馈控制算法.结果表明:该结构具有无摩擦、抗震性好等优点;光学结构能够很好地补偿动镜摆动造成的倾斜与横移误差,保证仪器的重复性与稳定性;通过对控制算法参量的调整,动镜机构的扫描准确度优于98.4%.在4cm-1的光谱分辨率条件下,使用该动镜机构所测得的红外光谱信噪比优于80000:1,能够满足高准确度定量分析的要求.

空间太阳望远镜上摆镜装卡变形的研究

通过控制一个光学摆镜的运动来补偿空间太阳望远镜抖动,摆镜在装卡力作用下变形的求解至关重要。分别运用解析法和接触非线性有限元法进行计算,解析法通过引入弹性地基理论得到由Zernike多项式表示的摆镜装卡变形微分方程,运用Moore-Penrose广义逆矩阵法求解所有可能变形,再根据最小势能原理得到外力作用下的实际变形,同时直接得到光学设计者惯用的Seidel像差系数;有限元法通过接触非线性来模拟螺栓装卡的作用力。两种算法对同一算例分别进行计算,比较结果可知两者仅相差10.7%,表明解析法正确有效,有限元法模型正确。