建筑玻璃光学热工性能现场检测技术研究

门窗、玻璃幕墙是建筑围护结构的薄弱环节,其热工性能是影响建筑节能效果的重要因素之一。对于已经安装的建筑玻璃的节能性能指标,业内一直没有找到方便快捷并且准确的现场检测方法进行评价。研究使用的玻璃现场检测技术,通过与6家实验室比对,发现现场检测与各实验室检测测值偏差最大的数据均在误差范围,其中,可见光透射比偏差为1.4%、可见光反射比偏差为1.2%、太阳光直接透射比偏差为1.0%、太阳光直接反射比偏差为1.8%、太阳能总透射比偏差为0.015、传热系数偏差为0.048。并成功应用于《建筑门窗玻璃幕墙热工性能现场检测规程:T/CECS811—2021》,为节能改造决策提供科学数据支持,进一步推动节能减排工作。

节能玻璃光学热工性能检测研究

在新形势下,随着我国经济的高速发展,我国社会群众的生活标准不断提高,绿色、节能、环保的理念不断推行,并在各个行业,得到了广泛的普及。各地区在开展新建的项目工程时,通常会采用绿色节能环保的建筑理念,会根据实际的施工条件,优化并升级设计方案,并完善节能的配套设施,开展节能基础设施的建设工作。而玻璃作为建筑项目中的主要原材料,是新建门窗、幕墙建筑的必备材料。玻璃,不仅要符合国家规定的相关质量标准和参数标准,同时也要具有较强的可见性和透光性,要具有一定的导热系数和遮阳能力。因此,本文主要对节能玻璃光学热工性能进行检测,并分析不同玻璃光学性能,尽可能地优化建筑工程的质量,保障建筑玻璃能够达到节能环保的效果,更好的贯彻我国绿色节能环保的发展目标。

空间相机热光学分析与试验验证

为了对空间高分辨率相机热设计提出准确的技术要求,基于光学波像差的基本理论,对某高分辨率空间相机的温度场进行热光学分析.在此基础上确定了热控指标,并在真空罐中进行热真空成像试验,验证了热光学分析的正确性和热控指标的合理性.结果表明:最佳焦面位置与相机温度水平的关系近似成线性关系,最佳焦面位置变化量约0.08～0.1mm.℃-1;当温度水平在(20±1)℃之间变化时,像面处在系统焦深范围内,系统传递函数变化量在0.02左右;当径向温差和轴向温差会大于2℃引起最佳焦面位置发生移动,若不调焦,传函会明显下降.

空间望远镜主镜的热光学特性分析

主镜是空间望远镜光学系统的重要组成元件,其热光学特性将为光学系统的热控设计提供依据。利用建立在集成分析基础上的热光学分析方法,分析了某空间望远镜主镜在三种不同的温度分布形式,即在径向温度、轴向温度、周向温度梯度的作用下对光学系统成像质量的影响,结合设计的要求,根据计算结果给出了许用温度梯度的范围。

高空高速环境热光学分析及光学窗口设计

为提高高空高速环境下机载光谱相机光学系统的成像性能，分析了飞行高度对光学窗口面型变形的影响，合理设计光学窗口厚度。基于有限元流固耦合、流热耦合模型，仿真高空高速环境下气动压力、气动热载荷对光学窗口的作用，分析了飞行高度对不同厚度光学窗口面型变形的影响；初步选择光学窗口厚度，利用Zernike多项式对该光窗面型变形进行拟合并输入光学软件，以MTF及波相差为评价指标，分析了光学窗口变形对光学系统成像性能的影响，最终确定合理的光学窗口厚度。结果表明：飞行器在5～30 km高空以3 Ma速度、5毅攻角飞行时，口径200 mm的光学窗口合理设计厚度为15 mm。为不同飞行高度范围光学窗口厚度的选择及优化提供了一定依据。

空间光学窗口的热光学灵敏度分析

在试验测点温度值的基础上,利用Zernike多项式拟合出玻璃表面的温度分布。对特定的 周向、径向、轴向温差和温度水平,进行窗口外玻璃热弹性分析。把节点的热变形拟合为Zernike多项式并代入ZEMAX软件求得系统波前误差的RMS。分析结果表明,在温度变化相同时,窗口外玻璃的周向温差对系统波差影响最大。

空间光学遥感器光-机-热集成分析方法研究

首先对论文的工程背景空间太阳望远镜进行了介绍;然后介绍了空间光学遥感器光 机 热集成分析的技术路径和技术实现,技术实现主要探讨如何将透镜的折射率温度系数效应和反射镜面的热变形效应数据变成光学分析软件可以接受的数据;最后以光 机 热集成分析为基础,对空间太阳望远镜主镜的热设计方案进行了论证。全文说明了光 机 热集成分析的可实现性以及其对热设计的指导、评价和优化。

临近空间超声速航空遥感器光学窗口热光学评价

为提高航空遥感器光学窗口的光学性能,对处于临近空间超声速飞行状态下熔石英材料的光学窗口进行了热光学评价。分析了光学窗口所处的飞行环境,根据空气动力学原理,计算了平均对流换热系数与马赫数的关系。根据热流密度,模拟了光学窗口温度场分布;计算了内外表面温差所引起的光程差;并分析了光学窗口热变形对航空遥感器光学系统传递函数的影响。分析结果表明:由热变形带来的光学窗口光程差PV=130.5 nm,满足光学设计要求(PV≤1/4λ)。此研究结果可为光学窗口系统设计提供必要依据。

空间遥感器热光学分析的研究与应用

论述空间遥感器热光学分析与应用现状及其发展趋势；分析当前遥感器热光学分析的意义，认为这是提高长寿命遥感器可靠性的一种重要手段；针对某长寿命遥感相机，提出进行热光学分析研究的总体方案、具体实施途径、技术关键和解决方法。

空间遥感器的热/结构/光学分析研究

作为一个空间遥感器整机热光学 (热 /结构 /光学 )集成分析过程 ,对空间遥感器主要光机结构简化 ,进行导热特性分析和等效热阻计算 ;利用软件计算在轨道上典型工况的空间外热流和内热源分布 ;建立有限元温度场分析模型和结构热弹性分析模型 ,计算全机稳、瞬态温度场分布 ,均匀温变和特定温度场下的位移场 ,得到各光学元件的位移 ;利用光学分析程序计算的公差计算结果插值计算遥感器光学系统由于光学元件的热致刚体位移 (离轴、轴向位移和倾斜 )而产生的光学性能变化。

超光谱成像仪指向反射镜热光学特性分析

超光谱成像仪是"图谱合一"的光学遥感器,其指向反射镜位于超光谱成像仪最前端,尺寸大、热流复杂、容易受到热影响。指向反射镜的热光学特性反映指向反射镜的热适应性和热尺寸稳定性,是结构设计人员以及热设计人员关注的重要性能。鉴于此,分析了指向反射镜的工作环境,论述了指向反射镜热光学特性研究内容及技术路线。针对实例利用有限元方法和理论公式进行了热光学分析,比较了两种描述指向反射镜热光学特性的方法。结果表明:对于指向反射镜,与基于温差的描述相比,基于热功率的描述更加真实地反映指向镜的热适应性和热尺寸稳定性。

双视场/双色红外消热差光学系统设计

双色红外光学系统能够同时获取长波红外与中波红外的波段信息,有利于目标的搜索和识别.本文针对红外热像仪的需求,对双视场/双色红外光学系统进行了设计.实现了4.4～5.4μm/7.8～8.8μm双波段同时清晰成像,在F#为2.68情况下,通过切换变倍组完成9°×6.75°/3°×2.25°双视场转换.通过红外材料与光焦度的合理分配实现了折射式被动消热差设计.设计结果表明,系统在-40℃～+60℃工作温度下,像面稳定、像质优良,能够满足红外热像仪的使用需求.

空间相机光学窗口热光学性能的仿真分析

空间相机光学窗口与周围环境进行热交换,导致窗口的温度发生不均匀变化,包括整体温度水平的变化以及产生径向温差、周向温差和轴向温差。这些温度梯度将影响相机的光学系统质量。针对某相机光学窗口温度分布不均匀的特点,提出利用非顺序光路建立复杂光瞳的方法对光学窗口进行分区,在各子区域上建立温度的径向分布特征,然后将各子区域的变化再统一到整个元件中,进而评判对整个系统的影响。结果表明,新方法合理可行,温度周向不均匀分布会降低光学系统质量,并且不能完全通过离焦来补偿。

基于真空试验的热光学集成分析方法

为了能够有效利用空间光学遥感器(空间相机)真空环境下的试验结果开展相机温度场对光学系统性能影响规律的定量研究,文章在典型热光学集成分析流程的基础上,提出一种基于空间相机真空试验(含热平衡试验和热平衡条件下成像试验)的热光学集成分析方法。通过对关键技术环节的详细描述,论述了实现基于真空试验的光-机-热耦合仿真分析的技术途径。基于真空成像试验的热光学集成分析方法能够有效地将热光学的分析与真空试验数据相结合,获取最为接近相机实际状态的热光学分析模型及方法,从而指导空间相机的光、机、热方案设计及优化。

空间望远镜的热设计和热光学分析综述

文章对国内外典型空间望远镜的热设计进行综述 ,并详细介绍了空间望远镜热光学分析的概念 ,讨论了热设计和热光学分析的关系 ,提出了将卫星热控制技术与光学波像差理论相结合 ,以光学指标作为热设计的最终评价标准 ,并应用于我国空间太阳望远镜(SST)

空间光学遥感器的计算机辅助热分析方法(英文)

介绍了一套空间光学遥感器的计算机辅助热分析方法 ,包括热平衡计算、热弹性分析、热光学分析、热光学灵敏度分析以及热设计方案评价等。热平衡计算用来预示遥感器的温度分布 ,热弹性分析用来计算热致变形和面型变化 ,热光学分析讨论热致位移和面型变化对成像质量的影响 ,热光学灵敏度分析则讨论不同形式的温差变化对成像质量影响的敏感程度。通过上述分析 ,能够弄清空间热环境对遥感器温度分布以及温度分布对成像质量的影响 ,进而提出热控制指标、制定合理的热设计方案。

多自由度热光学真空实验台的设计

针对某项目研制的相机结构特点和空间使用环境复杂性,在发射之前,为获取热光学调焦的规律,核对光机热集成仿真分析模型的正确性,检验输入与边界约束条件,因此要在地面模拟空间热真空环境,完成相机的热光学真空实验。由于相机在真空罐内的环境条件不利于工作人员在内部的操作,为此研制了热光学真空实验台,实现相机在真空罐内姿态方便调节。对实验台的参数进行了计算分析。采用光栅尺或编码器实现闭环控制,润滑采用低挥发的真空润滑脂,实验台的转动精度达到6″,移动精度达到±0.02 mm,能够满足相机的实验调节要求。热光学真空实验台的研制不仅能够完成相机热光学实验的要求,而且在实验时间上大大节省,提高了实验效率,有利地保证相机实验的顺利完成。

光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计

依据光学被动消热差理论，利用硫系玻璃的热稳定性、长波红外透过特性等优点，对长波非制冷双视场光学系统进行了无热化研究，设计了一个大相对孔径、3倍变焦的双视场长波红外光学系统。其具体参数为：F/#为1，焦距为50/150 mm，总长240 mm ，采用640×480的焦平面探测器，像元大小为17μm×17μm，工作波段8~12μm，系统使用了三种长波红外材料：Ge、ZnS、IRG201。在-40~60℃下，其长短焦处像质均接近衍射极限。

光学读出热成像焦平面阵列的制作技术

光学读出热成像是一种新型的红外成像技术,它基于双材料效应和光学原理实现像转换与像增强,具有高性价比的潜在优势。光学读出热成像焦平面阵列由可动微镜阵列构成,其制作技术是光学读出热成像技术的重要研究内容之一。目前,国内外的研究者已发展了基于表面微机械、体微机械以及表面/体微机械工艺的3种制作技术,前两者各有优缺点,而基于表面/体硅微机械工艺的制作技术则兼顾了前两者的优点。

星敏感器光学系统的热/结构/光分析

星敏感器是高精度的航天器姿态测量器件,其性能受太空温度环境的影响。运用有限元法和光线追迹法,建立星敏感器光学系统的热/结构/光分析模型,研究光学系统温度分布与星敏感器测量误差的关系,得到了算例光学系统在温度均匀分布条件下的温度变化以及轴向温度梯度变化、侧向温度梯度变化与星敏感器测量误差的关系曲线;给出了算例光学系统热误差小于角秒量级的温度条件:均匀温度分布条件下温度变化量≤10℃、轴向温度梯度≤0.1310℃/mm、侧向温度梯度≤0.0325℃/mm,为高精度星敏感器光学系统热控制提供科学的依据。