硬质岩基条件下沉箱码头的抛石棱体优化设计

对于硬质基岩条件下的重力式沉箱码头,通常在沉箱后方设置抛石棱体,用以减小沉箱宽度,从而缩减基槽开挖范围内的炸礁量。依托某海外工程,对棱体高度和工程造价的关系进行分析,探究抛石棱体的优化设计规律。结果表明,当抛石棱体高度约为沉箱高度的60%~80%时,工程造价最低;在硬质岩面低于沉箱高度的1/2时,抛石棱体的最优高度为沉箱高度的60%左右;在硬质岩面高出沉箱高度的1/2时,抛石棱体的最优高度为沉箱高度的80%左右。揭示的规律可供类似项目参考,实际工程中应综合考虑工程地质条件、地材价格、施工能力等多方面因素,分析确定经济合理的棱体高度。

无线智能眼镜设计与实现

智能眼镜是科技应用的主流方向之一。为了提供智能眼镜便利与实用的智能投屏体验,本文研究并设计一款无线智能眼镜。眼镜采用STM32F103ZET6为主控芯片以及Wi-Fi和蓝牙两种无线通信技术,来实现眼镜与智能设备的信息传输,同时,结合分光棱镜和凸透镜的光学原理进行镜片设计,以达到信息输出的目的。实验结果表明,该款智能眼镜能够同步手机等智能设备界面信息,实现了语音和视频等信息透传功能。

基于复合棱镜的激光测距望远镜设计

设计了一种基于复合棱镜的激光测距望远镜。该激光测距望远镜由物镜、复合棱镜和目镜构成。提出采用复合棱镜将望远物镜接收到的目标光分色,可同步进行激光测距与望远观测。该复合棱镜解决了现有激光测距望远系统转像棱镜结构复杂,装配要求高的问题。所设计的激光测距望远镜测距波长为905 nm,望远观测波长为486~656 nm。激光测距接收镜组与望远物镜共用物镜,口径为Φ26 mm。测距接收系统视场1.5 mrad,接收目标光会聚至探测器APD光敏面的光斑直径为Φ160μm。望远镜放大倍数6×,全视场±3°,适用于1 km远目标观测。

基于Offner中继结构的机载棱镜色散成像光谱仪系统设计

考虑到机载遥感平台对成像光谱仪小型化、轻量化要求的逐渐提高,在分析了主要几种成像光谱仪特点的基础上,重点阐述了技术成熟度较高的光栅色散和棱镜色散型成像光谱仪,研究了基于Offner中继成像结构的紧凑型成像光谱系统。结合Offner同心光学系统成像特点,在给定系统指标的情况下,设计出了两种在发散和会聚光束中使用色散元件的全球面光谱系统,给出了系统的调制传递函数、点列图以及系统谱线弯曲、色畸变曲线。结果表明,两种结构的Offner成像光谱仪,实现了遥感仪器小型化的目的,具有接近衍射极限的优良成像性质。同时,很好地控制了系统的谱线弯曲和色畸变,保证了获取光谱数据的一致性。

大视场大相对孔径长波红外扫描光学系统设计

采用288×4线阵探测器及二次成像方式设计了一种工作于7.5～10.5μm的大视场大相对孔径长波红外扫描型光学系统,系统凝视视场角为28°×21°,采用摆镜同楔形镜扫描扩展后系统视场角为78°×57°,该系统具有大相对孔径、F数为1.67、高成像质量等特点。由于长波红外可用材料有限,设计中采用锗材料和硒化锌材料校正色差,引入非球面校正系统球差,系统设计结果显示其成像质量接近衍射蓟县,色差矫正良好,在空间频率为20 lp/mm处,调制传递函数(MTF)均在0.3以上,能量集中度大于70%。

一种小型化探测器固联于弹体式导引头光学系统设计

为实现探测器组件固联于弹体且导引头结构小型化,采用了由特殊棱镜与反射镜组成的光学滑环式光机结构设计。光学系统的前镜组、反射镜嵌入内框架,实现±90?扫描运动;内框架、特殊棱镜组件嵌入外框架,实现360?扫描运动,进而使光学系统具有前半球的跟踪视场。设计结果表明光学系统在-70℃^+90℃温度范围内调制传递函数接近衍射极限,成像清晰,满足光、机、热一体化设计要求。实验结果显示,研制的光学系统其焦距60 mm,视场大小为3?,在20 lp/mm处,轴上视场的调制传递函数(MTF)高于0.7。系统实现了探测器组件固联于弹体及光机系统小型化的目的。

基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想。为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求。

布设间距对三棱柱形人工鱼礁绕流影响的数值模拟

以CFD(计算流体动力学)技术为手段,研究了不同布设间距下形状为三棱柱形的人工鱼礁周围水流运动规律。研究中采用了4种布设间距,分别为1.5、3、4.5和6 m,它们分别为0.5、1、1.5和2倍鱼礁长度。速度为0.2、0.4、0.6、0.8 m/s的水流,流过不同布设间距的2个三棱柱形人工鱼礁,分别观察鱼礁周围水流运动情况。研究结果显示:布设间距越大,礁体之间的涡旋越大,增大到一定程度有可能产生2个涡旋。布设间距对于第二个鱼礁的尾涡不产生影响,并且来流速度对这两个旋涡的大小不产生影响。布设间距内速度分布规律为由中心向四周速度越来越小,但不会超过鱼礁高度,来流速度对此规律不产生影响。

CFRP布加固小偏心受压PEC柱的试验研究

为研究碳纤维布对H型钢部分包裹混凝土柱(PEC柱)在小偏心受压情况下的加固性能,共进行了10根试验柱的试验。试验柱分为两组,第一组和第二组各有5根试验柱,分别为偏心距30 mm的受压柱和偏心距50 mm的受压柱。其中两组中都有一根对比试验柱。试验结果表明,由于CFRP(碳纤维增强复合材料)布的约束作用,包裹CFRP布试验柱与对比试验柱对比,极限承载力提高5.12%~9.89%;CFRP布的粘贴间距、粘贴层数对PEC柱承载力的影响,与各试验柱相互对比,随其粘贴间距的减小和粘贴层数的增加,PEC柱抗压承载力也分别有所提高。证明CFRP布约束对提高PEC柱抗压性能的有效性。最后,在试验的基础上,考虑不同影响因素来对轴力和弯矩计算公式进行参数修正,提供了包裹CFRP布后矩形截面PEC柱在小偏心受压情况下承载力的计算方法,计算公式得到的计算结果与试验结果吻合度较高。

神经多光谱辐射高温计的研制

研制成功一种新型的与发射率无关的多光谱辐射高温计。采用神经网络技术、棱镜分光技术,克服了以往需要假设发射率与波长函数关系以及光导纤维分光、干涉滤光片限定工作波长的缺点,可用于自动识别大多数工程材料的真温及光谱发射率。

轻型大视场自由曲面棱镜头盔显示器的设计

轻型大视场头盔显示器(HMD)在虚拟现实、增强现实、军事和反恐等领域具有广阔的应用前景。传统的目镜结构形式难以满足头盔显示器对系统视场、体积和重量的苛刻要求。通过采用自由曲面(FFS)棱镜实现了大视场轻型头盔显示器目视光学系统,讨论了FFS头盔显示系统的设计方法并给出了设计结果。

基于反转光楔和泽尼克多项式的共形光学设计

采用一对反向旋转的累斯莱棱镜可以实现对目标视场的动态扫描,并应用一对内表面为泽尼克边缘矢高表面的透镜对共形光学整流罩引入的主要像差进行校正,剩余像差则由累斯莱棱镜内表面进行补充校正.设计实例中,通过比较光学系统校正前后的成像质量以验证这种校正方法的有效性.

一种像旋扫描变焦红外光学系统

基于光学消像旋原理，研究了通过像旋扫描以扩大光学系统视场的途径，并建立了一个设计模型。该模型是一个三次成像的变焦结构，采用了别汉棱镜作为一维扫描器件，为保证不同温度时的成像质量，使用了主动消热差技术。系统采用了480×6的线阵长波红外（7．7～10．3μm）探测器，F数为2．6，线阵长度为12．29mm，通过像旋扫描获得了半径为探测器线阵长度的圆形总视场，并采用倾斜和偏心探测器的方法实现了冷光阑匹配，其视场为4．4°／17．6°，对应焦距为320／80mm。系统除别汉棱镜外采用了九片透镜，其中3个非球面。系统在全视场范围内具有接近衍射限的像质。

棱镜-光栅-棱镜光谱成像系统的光学设计

设计了一种基于棱镜-光栅-棱镜(Prism-Grating-Prism,PGP)分光器件的新型成像光谱仪.论述了此成像光谱仪的工作原理和结构形式,包括PGP、准直物镜和成像物镜的设计要求.PGP元件中采用体积相位全息透射光栅,可以获得高的衍射效率,并且能与棱镜较好地胶合.给出了此成像光谱仪的设计结果,其光谱范围为400～800 nm,像元光谱分辨率约1.6 nm,系统长度为85 mm.

加固型人眼安全OPO激光器的设计

考虑到军用激光器对可靠性的特殊要求 ,设计了一种加固型的内腔式人眼安全OPO激光器。采用双定向棱镜折叠谐振腔、Cr4+ ∶YAG被动调Q晶体、Ce Nd∶YAG激光棒、非临界相位匹配KTP光参量振荡晶体 ,获得5 .3mJ/pulse 1 .5 7μmOPO激光输出 ,脉冲宽度约为 6ns,发散角约为 5mrad ,重复频率为 3Hz ,连续工作时间为1min ,且输出能量和光轴指向稳定的结果。该激光器具有结构紧凑、可靠性高的特点。

插入Féry棱镜的小型Offner超光谱成像系统的设计

为了减小超光谱成像系统的质量和体积,校正光谱成像的谱线弯曲,提出了一种新型带有Féry曲面棱镜的Offner超光谱成像系统。在该系统中,一对Féry曲面棱镜位于Offner中继系统的两臂,光束两次通过Féry棱镜进行分光,因此当获得指定大小的色散值时该结构具有比传统结构更小的质量和体积。为了减小可见近红外(VNIR)光谱通道的非线性色散,在该结构中还引入一对消色差火石Féry棱镜。设计了应用于VNIR和短波红外(SWIR)两个光谱通道的超光谱成像系统,并给出了设计结果。结果表明,该光谱成像系统在两个光谱通道内的谱线弯曲均小于0.1个像元,色畸变均<0.045个像元,而非线性度小于0.1,可满足机载或星载超光谱成像仪的要求。

基于双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统设计

针对传统光谱偏振成像系统存在的结构复杂或有运动部件等问题,提出一种基于双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统结构。根据Stokes光谱调制理论,并利用双Wollaston棱镜的偏振特性与分光原理,设计了含有双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统。系统前置望远系统采用像方远心设计,后置偏振光谱分光系统采用物方远心设计,以实现光瞳匹配;整体结构均选用球面镜,且无运动部件,可同时获取目标的光谱和偏振信息,系统工作波段为450~900nm,焦距为275mm,口径为90mm,视场角为2.35°.分析结果表明:系统全视场调制传递函数在奈奎斯特频率90lp/mm处优于0.55,成像质量接近衍射极限,满足成像需求。

精密减速器检测仪自动标定系统设计

针对圆光栅安装偏心、倾斜等因素造成的减速器检测仪测角系统精度降低问题,提出了采用多面棱体结合光电自准直仪对角度传感器进行自动标定及数据处理方法。利用一种可膨胀结构安装多面棱体,使多面棱体与检测仪中的圆光栅能够同轴、同步转动。通过上位机控制电机驱动测量轴系旋转,实现标定数据自动采集。数据处理后自动建立补偿模型。结果表明:标定后的精密减速器检测仪角度测量精度可从7.6″提高到1″。

670nm半导体激光器多功能指示器的研究

本文介绍一种小型可见光半导体激光器指示器。经实验，该指示器最大照射距离可达２５ｍ以上，束班直径小于２ｃｍ。

冰洲石红外偏光棱镜设计及性能测量

国际上普遍采用的冰洲石偏光棱镜工作波长为2.4—2.9μ。根据对冰洲石红外偏光光谱及色散特性的研究,对格兰·汤普逊和格兰·泰勒型两种棱镜的参数进行特别设计后,将使用波段拓宽到5.1μ,本文给出两种红外偏光棱镜的设计参数及测试方法,并将测试结果与线栅式和布儒斯特角式红外偏光镜的参数进行了比较。