用于投影显示的匀光杆照明系统设计

基于DMD和LCoS空间光调制器的投影显示对照明系统提出了更高的要求,有必要对原有的匀光杆照明系统进行分析和改进。着重于建立一个精确的匀光杆照明系统模型,对各个参数进行了细致的分析和总体的优化。同时提出了一种高效率的组合反射镜模型,通过LightTools软件模拟仿真,实现了ANSI照明均匀性为(+4.2%,-4.6%),光能利用率为82%的照明输出。能够满足投影显示对照明系统的指标要求。

用于线性菲涅尔式聚光系统的复合抛物面聚光器

为了分析复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Collector,CPC)的几何光学效率及影响因素,为线性菲涅尔式聚光系统的优化设计和实际应用提供理论依据。根据用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC特点,在Matlab软件中建立模型并进行光线跟踪计算其几何光学效率。利用TracePro软件对几何光学效率模型进行验证。最后,采用该模型分析吸热管外径公差、吸热管位置偏移和线型误差对CPC几何光学效率的影响。结果表明间隙为32.5 mm、接收半角为55°、截取比为0.3的CPC配合外径为70 mm的吸热管,当吸热管外径公差小于-0.4 mm、水平方向存在偏移、垂直方向存在正偏移或线型轮廓增大等因素时,其平均几何光学效率迅速减小。实际应用中应尽可能避免以上因素,或者设计时减小CPC入射角的范围,从而降低对CPC平均几何光学效率的影响。

线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置与优化

单根真空集热管和复合抛物面聚光器(CPC)组成的接收器(单管接收器)对线性菲涅尔式聚光系统的镜场布置有特殊要求。本文根据单管接收器的特点,提出了利用CPC最大接受半角控制镜场高宽比实现镜场无阴影布置的方法。利用几何关系推导了镜场无阴影布置的数学表达式,并给出了数值计算方法。通过算例,将一次反射镜和镜场中心的距离与镜场地面覆盖率相结合对镜场布置进行了优化。研究结果表明:对于CPC最大接受半角为45°、反射镜宽度为380mm、而反射镜列数为21的镜场,当系统无阴影工作时间确定为6h时,相邻一次反射镜间距最大为537mm较为合理,而此时地面覆盖率为73.28%。该方法对于单管接收器线性菲涅尔聚光镜场的布置具有普适性,对线性菲涅尔式聚光系统的设计具有较好的指导意义。

用于发电的太阳能聚光热管集热器

复合槽形抛物面和渐开线反射镜面的聚光吸收太阳能的热管集热器 ,平均集热温度高达16 4℃ ,并省去了复杂的跟踪机构。用热管作太阳吸收体 ,传热效率高 ,向大气反向传热损失少。圆筒形换热器的热水温度 16 0℃ ,饱和水蒸气压力 4 0 .6kg .f cm2 。

基于梯形-复化Gauss积分的赋形反射面天线远场快速分析

针对赋形反射面天线优化设计耗时长的问题,提出了一种快速有效的分析赋形反射面天线远场的计算方法,并计算了赋形反射面天线的远场方向图。将远场积分公式中对赋形反射面的积分转换为对投影面上单位圆域的积分,再运用二维梯形-复化Gauss积分将积分公式转换为数值相乘累加求和的形式,并给出了详细的计算公式。对C波段和X波段不同大小圆形口径赋形反射面天线远场进行分析,文中方法计算结果与直接积分法、Gordon积分法计算结果相吻合,计算效率得到显著改善,该方法的有效性得到验证。

星载伞状可展开天线支撑肋结构优化

为减轻星载伞状可展开天线的质量,选取天线支撑肋为研究对象,通过对天线结构及支撑肋的受力分析,建立了以刚度为约束条件、以结构参数为设计变量、以质量最轻为目标的支撑肋结构优化模型.通过蒙特卡罗法和复合形法进行求解,得到了优化的支撑肋结构参数.优化后的支撑肋质量较优化前减轻了50.4%.优化结果表明,增加支撑肋截面高度和采用变截面结构是实现支撑肋轻量化的主要途径;相比蒙特卡罗法,复合形法在求解时具有更高的效率和稳定性.

对SAR-GMTI的大区域遮蔽有源-无源协同干扰方法

针对合成孔径雷达动目标检测(synthetic aperture radar-ground moving target indication,SAR-GMTI)系统无源干扰不够灵活和有源干扰不够稳健的问题,提出一种对SAR-GMTI的大区域遮蔽有源-无源协同干扰方法。该方法中无源干扰的实现是利用旋转角反射器L形排布,有源干扰的实现是利用运动调制-间歇采样复合干扰,并以无源干扰作为有源-无源干扰的主体部分,有源干扰协同工作作为无源干扰的补充。由于有源干扰协同工作弥补了无源干扰的干扰对消区,因而能够实现对SAR-GMTI的大区域遮蔽干扰效果。建立干扰模型后,对有源-无源干扰效果进行详细分析,并给出了最佳协同干扰时的参数设置方案,仿真实验证明了此干扰方法的正确性和对SAR以及SAR-GMTI干扰的有效性。

COB光源的窄光束均匀照明设计

为了解决高功率白光LED光源输出高均匀度窄光束的问题,设计了一种由复合抛物面反射器、菲涅尔透镜和非球面透镜组成的照明系统。设计中以板上芯片型(COB)集成光源的配光曲线为依据构建光源仿真模型,由复合抛物面反射器实现大角度光线初次会聚之后,再由菲涅尔透镜控制溢散光,最后利用非球面透镜进行准直配光。采用TracePro进行蒙特卡洛光线追迹,根据仿真得到的系统性能指标,并研制出实物装置进行实验测试。最终测试结果表明:窄光束均匀照明系统可以输出±7.9°的光束,并且在距离系统出光面0.7 m左右的区域形成均匀度超过96%的圆形光斑,整体光效达到60%。

基于复合抛物面聚光器的LED反射器的设计

针对发光二极管(LED)具有寿命长、发光效率高、显色性好、节能等诸多优点,基于复合抛物面聚光器(CPC)的结构与原理,设计了一种LED反射器,通过与传统荧光灯灯具比较,采用最优化理论和光学软件TracePro对其进行模拟仿真,结果表明这里所设计的反射器具有光场分布合理,充分利用光能节约能源,传统反射器无法比拟的优点。

基于Tracepro的LED光照均匀性二次光学设计

朗伯型LED光源用于室内照明系统时,出光角度大,目标面上的照度分布不均匀,容易造成眩光。为了解决这个问题,设计了以COB封装的LED为定义光源,将复合抛物面反射器和菲涅尔透镜配合使用,通过Tracepro软件进行建模以及光线追迹仿真。仿真结果为:出光角度适中、有效光斑为1000mm、均匀度为85%。与朗伯型光源相比,均匀度提高了47.3%。

基于CCD传感器的复杂焊缝跟踪系统的设计

针对传统CCD传感器焊缝跟踪系统在处理"Z"字型焊缝时存在脱靶的问题,对系统进行了改进。采用在CCD传感器上安装一面快速控制反射镜,使系统形成复合轴控制。该反射镜可以有效地控制光源和CCD传感器之间的光束,将脱靶信息快速地反映给CCD传感器以确保焊缝图像的连续及稳定。实验结果表明,该系统提高了跟踪精度,误差范围在0.5 mm以内。

AlGaInP大功率发光二极管发光效率与结温的关系

目前,AlGaInP大功率发光二极管(LED)存在的主要问题是大电流工作时发热严重,主要是由于电流扩展不均匀、出光面电极对光子的阻挡和吸收以及器件材料与空气折射率之间的差距引起的全反射现象,这些因素造成大功率LED出光受到限制、发光效率低、亮度不高.提出了一种复合电流扩展层和复合分布式布拉格反射层(DBR)的新型结构LED,使得注入电流在有源区充分地扩散,同时提高了常规单DBR对光子的反射率.结果显示,这种新型结构LED比常规结构LED的性能得到了很大的提升,350mA注入电流下两者的输出光功率分别为49.48和17mW(未封装).同时,对器件发热进行了量化测试,分析了LED发光效率与结温的关系,在350mA注入电流下新型结构LED与常规结构LED的流明效率的比值与结温升的比值保持一致,通过减少内部发热,控制结温可以大大提高LED的发光效率.

线性菲涅尔太阳能系统光学性能研究与优化

为研究与优化线性菲涅尔太阳能系统的光学性能,本文采用蒙特卡罗光线追迹法（MCRT）自编程建立了整个系统的三维光学模型。基于此,分析了不同反射镜型式、瞄准位置、形面误差以及地理位置等对系统光学性能的影响规律,优化了反射镜几何参数与瞄准位置。结果表明,不同镜面型式下系统性能均存在最优值,此时圆柱面与抛物面镜光学性能几乎一样。对于吸热管热流分布,可通过优化设计反射镜瞄准线来提高热流分布均匀性,一定的形面误差也会改善其均匀性。在地理上,该系统在北纬20°~50°的范围内年均光学效率在52%~37%之间,可在我国大部分地区应用。

线性菲涅尔式太阳能聚光系统二次聚光器研究进展

二次聚光器配合固定安装的高温真空集热管(由吸热管和玻璃管组成)可以解决旋转接头高温动密封的技术难题,运行更高温的传热介质,使线性菲涅尔式太阳能聚光系统在提高发电效率和降低成本方面更具潜力.本文综述了传统复合抛物面二次聚光器(CPC)和新型二次聚光器的研究进展,重点论述了CPC间隙确定方法和接收半角的选择对其光学性能的影响,分析了新型二次聚光器的优缺点,探讨了二次聚光器的实际应用问题,展望了二次聚光器未来的研究重点.分析结果表明:对于CPC间隙确定方法,渐开线起始点前移的间隙损失较小且易于后期加工;接收半角的选择应综合考虑CPC光学性能和开口宽度.基于自适应方法的新型二次聚光器光学效率与CPC相当;当要求吸热管表面达到更高的能流密度或吸热管周向能流分布更均匀时,CPC为最佳选择.

用于太阳模拟器光束调制的复合抛物面反射器设计

积分球出射光在远距离处的大辐照面上辐照均匀性及辐照度受出射光角度影响较大。针对这一问题,提出将复合抛物面聚光器逆用为复合抛物面反射器的积分球出射光角度调制方法。首先,研究复合抛物面反射器光束调制原理并推导抛物线方程;其次,分析复合抛物面反射器的参数对辐照面辐照均匀性及辐照度的影响,确定复合抛物面反射器的发散角与截取比等尺寸参数;最后,建立发散式太阳模拟器光学系统模型并仿真。仿真结果表明:复合抛物面反射器将积分球出射光半角由82°调制为25°;在太阳模拟器有效辐照面Φ1000 mm内,与未使用复合抛物面反射器相比,当复合抛物面反射器的截取比为20%时,辐照均匀性提高了0.24倍,为97.30%,辐照度提高了5.1倍,为553.54 W/m^(2),实现了远距离处高辐照均匀性的大辐照面模拟。

四棱镜扩束染料激光器的多线振荡

从实验和机理上研究了四棱镜扩束染料激光器产生的多线振荡,结果表明:其振荡线间隔、单线线宽、多线带宽是与多界面反射器-光栅复合腔对光束的频率和空间调制特性相符合的.

对抗反舰导弹倾卸式复合干扰方法研究

在愈发复杂先进的电子对抗环境中,目前单一干扰方法对于新体制雷达的干扰效果有限,通过分析导弹导引头末端制导模式,基于“倾卸模式”提出了一种针对主被动复合制导雷达的复合干扰方法。仿真结果证明,利用反向交叉眼干扰技术,将导弹雷达分辨单元诱导拖离我方舰艇,同时在偏离舰艇方向上投掷复合诱饵。该诱饵将充气式角反射器与有源干扰机相结合,所产生的雷达反射面积(RCS)与舰艇目标RCS相当,能够更真实地模拟舰艇目标,将敌方导弹的雷达锁定在复合诱饵上,从而有效增大电子干扰范围,提高电子对抗能力,保证我方舰艇的安全。