固定夹角反射镜扫描化学激光器小信号增益测量装置

推导了一种新型1维快速扫描组件———固定夹角反射镜的原理,计算出了其对应于典型扫描距离10cm和6cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置,该装置尺寸较小,使用比较方便,可以满足连续波DF/HF化学激光性能研究的需要,且对其扫描组件进行相应的改进,也可用于气动CO2激光器和COIL小信号增益系数的研究。

碳化硅扫描反射镜支撑结构设计

对尺寸为460 mm×290 mm的SiC扫描反射镜的轻量化和支撑结构的设计进行了研究。基于三角形和矩形的复合轻量化结构,采用镜体背部为开放和封闭相结合的形式,设计了一种新型的扫描反射镜组件。该组件采用侧面支撑方式和轴向柔性结构,有利于消除支撑结构材料热膨胀系数不匹配产生的热应力对镜面面形的影响。有限元方法分析结果表明:反射镜组件在1 g重力载荷和8℃温度变化作用下,反射镜镜面的面形误差RMS值分别为4.5 nm和20.3 nm。该反射镜轻量化形式和支撑结构满足光学成像要求,并可有效提高结构的稳定性,对于大尺寸反射镜组件的设计具有借鉴意义。

航空遥感相机扫描反射镜支撑技术

从保证扫描反射镜成像质量及功能的角度出发,介绍了扫描反射镜及其支撑结构材料的选取原则;探讨了扫描反射镜的支撑方式,以及各种支撑方式的适用范围;针对面型精度要求较高的反射镜,提出了柔性支撑结构的设计思想。通过CAD/CAE工程分析软件,在各种情况下,对采用柔性支撑结构前后的反射镜组件进行分析,由有限元模型变形情况的对比分析,可以验证此种柔性支撑结构的有效性。最终通过相机的外场试验,由相机的成像质量确定了反射镜支撑结构的可靠性。

长条形扫描反射镜的柔性支撑

为适应复杂的工作环境,提高反射镜的面形精度,设计了基于柔性支撑的RB-Si C材料长条形扫描反射镜。采用三角形单元和四边形单元相结合的背部开放式结构,对扫描反射镜进行了轻量化设计;通过分析支撑点跨距对反射镜变形的影响,对支撑点位置进行了优化设计;设计了万向柔性支撑的结构形式,消除装调和环境变化产生的残余应力;利用有限单元法建立了扫描反射镜组件的模型,计算后面形精度可达到0.023λ;采用自准值法,利用Zy Go干涉仪对反射镜的面形精度进行了测量,测量结果显示扫描反射镜的面形RMS值达到0.029λ。通过模拟无穷远处动静态目标进行了静动态成像试验,成像质量一致,通过飞行试验对地面目标进行了拍摄,扫描反射镜动态成像稳定,所获得的图像质量良好。

非接触式扫描反射镜定位精度检测方法

扫描反射镜的定位精度直接影响超光谱成像仪的工作性能,为了对扫描反射镜定位精度进行检测而不影响其运动性能,提出了一种基于双经纬仪的非接触式检测方法。利用光学向量反射和坐标变换原理对该方法进行了理论分析,给出了精确的扫描反射镜定位误差计算公式。为了减少实际检测时调整工作量,基于理论计算和工程简化的方法给出了允许的调平误差。对待检扫描反射镜进行了定位精度检测实验,表明该检测方法具有测角范围大、调整过程简单、检测精度高等优点。

一种新型轻量化扫描反射镜设计

根据反射镜轻量化的要求,从材料的选择、轻量化结构形式的确定以及支撑结构的设计三个方面对某机载IRST系统椭圆形扫描反射镜进行轻量化设计。经有限元分析表明,所设计的扫描反射镜在谐振频率、旋转变形、热变形等方面均能满足使用要求,结构设计合理可行。

航空遥感器扫描反射镜与窗口尺寸的计算与分析

航空遥感器扫描反射镜按照给定的速度旋转,补偿飞行器运动以及姿态变化引起的像移,为此需要确定补偿后反射镜的大小、航空遥感器窗口的位置与大小。运用光学反射矢量的基本理论,给出扫描反射镜的反作用矩阵,补偿后光线矢量间的关系;通过推导建立扫描反射镜转轴位置与反射镜大小、窗口位置及大小的理论计算公式;以实际遥感器的的工作参数为条件对结果进行计算和分析。实例计算表明理论公式计算简便,不仅在遥感器设计时用于计算反射镜与窗口的尺寸及位置,还可作为具有相似反射镜结构的其他系统的计算依据与基础。

基于扫描反射镜的航空相机前向像移补偿

航空相机航向方向的像移包括飞机前向飞行引起的前向像移以及飞机姿态(俯仰/偏航)在航向方向的分量。本文以某摆扫型航空相机为例,分析了利用扫描反射镜进行前向方向像移补偿的原理,扫描反射镜以二分之一的前向方向像移角速度的速度旋转即可补偿前向像移。文中探讨了两种控制方案,第一种方案将陀螺直接安装在反射镜上,结构设计简单,但控制电路较复杂,且需增加一个陀螺;第二种方案提出利用机械系统增加2:1速比的方法,可以节省成本,且不增加控制系统的难度。经过实际工程实践证明,第二种方案简单实用,可以满足相机补偿要求。

基于加速度计的航空遥感器扫描反射镜姿态控制研究

提出了一种航空遥感器扫描反射镜姿态控制的新方法,用小型、低造价的线性加速度计代替陀螺感测飞行器的三维角运动,反射镜姿态控制系统用实测的角加速度作为控制系统的反馈信号.根据用线性加速度计指示角加速度的公式,讨论了将加速度计直接配置在扫描反射镜镜体上的方案,并给出了执行扫描反射镜姿态控制策略的控制系统原理图,证明该方法在理论上是简易可行的,具有一定的实用性.

机载光电产品扫描反射镜结构优化设计

扫描反射镜广泛应用于机载光电产品中,其镜面变形直接影响着光学系统的光路及成像质量。另外,反射镜作为运动部件,需要在保证刚度的情况下尽量减轻重量,降低转动惯量。考虑过载和随机振动工况,运用OptiStruct、Nx.Nastran和UG软件对某机载光电产品扫描反射镜进行结构优化设计,获得了一种适于背部两点支撑的扫描反射镜结构构型。扫描反射镜优化前后的面型结果对比表明,改进构型与原始设计构型刚度基本一致,重量和转动惯量降低明显。在此基础上,反射镜材料选用高体积分数铝基碳化硅复合材料(SiCp/Al),重量进一步降低,刚度得到提高。

单向驱动往复式扫描反射镜模型

提出了一种正反向1:2速比扫描模式的单向驱动往复式扫描反射镜模型,通过采用不完全齿轮传动机构和弹簧阻尼元件,在驱动元件不换向的前提下可实现反射镜正反转平稳切换。系统主要依靠弹簧的变形储能实现变速换向,降低了传统直驱式单面扫描反射镜系统换向过程中的驱动力矩输出要求。在正反向匀速扫描行程中,反射镜处于弹簧和驱动元件一对反作用力矩的共同作用下运动,有效消除了齿轮传动间隙,从原理上确保了系统传动精度。与传统直驱式单面扫描反射镜系统相比,该系统的驱动元件无需正反向切换,避免了传统系统因驱动元件频繁换向给电控设计带来的问题,而且降低了系统对驱动元件性能要求,在提高扫描频率方面具更具优势。该模型在轻小化、大行程、高精度光学扫描系统研制方面具有较大的开发应用潜力。

扫描反射镜的支撑与面型精度的静力学分析

航空相机的扫描反射镜在自重和温度变化条件下,会产生反射镜支撑结构和反射面的应力变形,必须对结构作受力分析。利用MSC/Nastran,MSC/Patran有限元分析软件,首先建立了反射镜支撑结构的有限元分析模型,并在此模型的基础上对比分析了刚性支撑和柔性支撑的面型精度,结果表明柔性支撑明显减小了反射镜的变形,达到了面型精度;最后分析了反射镜在固定空间位置时随温度的变形,以及在不同空间位置时,随温度的变化和在自重条件下的面型变化,分析得出:在扫描反射镜不同的工况中,反射镜均满足面型要求。以上分析表明,此反射镜的柔性支撑结构的设计,消除或减小了反射镜内的应力和变形,达到反射镜面型的变化不能大于[PV]=63nm的预期目标。

扫描反射镜光学机械消像旋转方法

1引言 在航天遥感中,为了扩大观测范围,通常采用反射镜扫描方案.扫描装置是多光谱扫描仪的重要组成部分,其性能的优劣关系到能否可靠地为系统提供准确的信息,对遥感仪器整体性能的优劣起着关键作用.随着遥感数据应用的不断深入,对遥感器的探测灵敏度要求也越来越高.采用多元探测器并行扫描或串行扫描(实现时间延迟积分技术)是提高扫描仪性能的重要手段.但采用多元探测器的仪器在扫描观测角变化时,焦平面上的像不允许发生旋转,否则会使各像元对应的视场无法配准,导致图像畸变.

应用于振动扫描的碳化硅反射镜设计与分析

针对光电系统中常用的振动扫描反射镜进行了结构设计技术研究。采用碳化硅材料,设计了反射镜的支撑方式,确定了反射镜轻量化孔的形式。使用ANSYS软件对反射镜分别进行了静态和动态面型变化仿真分析,并利用最小二乘法对变形后的反射镜面进行了平面拟合,分析了变形误差。对常用的几种反射膜进行了对比分析。最后对实际使用的反射镜进行了面形检测,实际成像质量表面反射镜可以满足使用要求。

基于扫描反射镜调制的调焦调平系统测试方法研究

针对投影光刻的特点,研究了一种基于扫描反射镜调制和三角测量原理的调焦调平系统。该系统遵循向甫鲁(SC)成像条件,并通过检测投影光斑相对于探测狭缝的位移量衡量硅片面的离焦量。同时,利用扫描反射镜的光学载波调制,提高系统的抗干扰能力。实验结果表明:系统拥有纳米(nm)级的测量精度,且具有采样频率高、非接触、多光斑布局方便等特点。

全景式航空相机扫描反射镜及支撑结构设计

扫描反射镜是航空相机光路转折、像移补偿和自准直调焦的关键部件,扫描反射镜及其支撑结构的设计水平对航空相机的性能有重要影响。以某全景式航空相机为例,在总结了扫描反射镜尺寸、轻量化结构、柔性支撑结构的一般设计方法基础上,设计了三角形和四边形轻量化孔组合形式的扫描反射镜结构,并提出了一种背部三点柔性支撑结构形式,经验证可以满足设计指标中对反射镜面型精度的要求。

激光雷达扫描反射镜结构有限元分析

针对机械旋转激光雷达扫描结构的工作精度直接影响系统的测量精度,提出以扫描反射镜结构为主要研究对象进行分析,通过利用有限元法进行模态、动力学和冲击分析,得出扫描反射镜结构在工作过程中和冲击载荷下具有足够的刚度和强度,满足实际应用需求,其分析方法对类似扫描式传动设计有一定的借鉴意义。

扫描反射镜超精密飞切加工工艺

扫描反射镜在红外光学、空间遥感等领域有着重要应用,由于其薄壁特征以及铝合金材料质软性,在制造过程中极易产生加工变形,导致反射镜面形精度很难满足光学系统需求。本研究通过飞切仿真和装夹变形模拟,分析飞切加工中切削参数和装夹方式对扫描反射镜面形精度的影响。研究表明,采用较高的主轴转速、较低的进给速度和切削深度,可使工件表面张力和切削力减小,切削过程稳定;采用后端面支撑的方式进行装夹,可减小加工变形。对扫描反射镜进行飞切加工验证实验,并借助Zygo激光干涉仪检测面形精度,结果显示,加工后工件面形误差PV值为0.186μm,满足光学系统需求。

扫描反射镜性能测试方案设计及仿真

扫描反射镜微光电垂向位置测量系统的关键组件,可认为是整个光电垂向位置测量系统的关键。其本身性能的好坏直接决定了系统测量性能的好坏。截至目前,还未有一套独立的、成熟的、精确量化的测量装置,对扫描反射镜的性能进行测试。目前扫描反射镜的性能只能同分系统的性能耦合在一起进行判断,如果扫描反射镜存在问题,有可能到分系统测试阶段才能发现,造成了人力、物力、时间上的浪费。所以需要开发一套专用的测试装置。本文提出了扫描反射镜的测试方案,通过仿真初步验证了方案的可行性。同时,总结了在仿真中遇到的问题以及对下一步研究的展望。

光学成像器的超轻扫描反射镜(ULSM)的研究

1.综述和主要技术要求七年前,德国的DASA就开始了新型材料C/SiC的研究.那时该材料一直沿用MBB的名称.最初它是用在小型火箭发动机的燃烧室和阀门之中.C/SiC,或者为了简化写作CSiC,有时也称作Si—SiC,是由坚硬的碳毡构成的.碳毡是用“断裂碎小”短的碳纤维各向均等摆放作为毛坯料,经压缩形成的高密度石墨质型片.是一种造价低廉的材料.当它还在预成型状态时就能把它研磨成结构相当复杂的构件,