利用调整技术补偿离轴抛物面反射镜面形误差

为了提高光学系统的成像质量,对离轴抛物面反射镜的面形准确度要求越来越高,这大大增加了反射镜的加工难度.本文基于波像差理论,分析了在离轴抛物面反射镜中调整量引入的波像差,提出通过适当调整离轴抛物面反射镜的位置补偿反射镜的面形误差,可以降低离轴反射镜的加工难度、缩短其加工周期、减少加工成本.并借助于ZEMAX软件对一块面形准确度低于λ/40RMS(λ=632.8nm)离轴抛物面反射镜进行仿真实验,根据理论计算的调整量调整反射镜的位置,得到了补偿后的离轴抛物面反射镜的面形误差小于λ/60RMS,仿真结果表明在离轴抛物面反射镜中引入适当的调整量可以有效地补偿反射镜的面形误差.     

反射式光学像面拼接方法研究

目前,电荷耦合图像传感器的像面尺寸不足以满足现代空间光学系统的需求,本文采用反射式光学系统拼接的方法来扩大光学系统的视场.针对光学拼接带来的渐晕和使调制传递函数变小的问题,研究了一种带有6个反射面的反射镜光学拼接系统,分析了反射镜拼接系统渐晕的特点,提出采用子子像面间渐晕补偿法消除子像面交界处的渐晕,并对像面边缘的渐晕进行补偿.另外,通过合成点扩散函数法来改善光学拼接系统的调制传递函数,结果表明:合成图像的调制传递函数与子图像的调制传递函数相比,虽然截止频率没有提高,但在同一频率处的值有明显的提高.     

利用调整技术补偿离轴抛物面反射镜面形误差

为了提高光学系统的成像质量,对离轴抛物面反射镜的面形准确度要求越来越高,这大大增加了反射镜的加工难度.本文基于波像差理论,分析了在离轴抛物面反射镜中调整量引入的波像差,提出通过适当调整离轴抛物面反射镜的位置补偿反射镜的面形误差,可以降低离轴反射镜的加工难度、缩短其加工周期、减少加工成本.并借助于ZEMAX软件对一块面形准确度低于λ/40 RMS (λ=632.8 nm)离轴抛物面反射镜进行仿真实验,根据理论计算的调整量调整反射镜的位置,得到了补偿后的离轴抛物面反射镜的面形误差小于λ/60 RMS,仿真结果表明在离轴抛物面反射镜中引入适当的调整量可以有效地补偿反射镜的面形误差.     

平行光路中的三轴稳像反射镜组

在对立方棱镜的结构特性和阿贝棱镜的成像特性分析的基础上 ,提出了由反射镜组成的三轴稳像反射镜组 ,并推导了该三轴稳像反射镜组在平行光路中的稳像公式。该三轴稳像反射镜组具有体积小和适合于所有光谱范围等特点。     

Ф210mm超薄超轻SiC反射镜多目标集成优化设计

为了提高轻小型碳化硅反射镜的面形精度并减轻其加工成本,针对某空间相机的Φ210mm SiC反射镜进行超轻量化设计.采用背部三点支撑并优化支撑点的位置,通过拓扑优化,得到反射镜背部需保留和可去除材料的分布情况.结合背部开放式、三角形孔的轻量化方案,确定反射镜轻量化结构的初始模型.应用多目标集成优化方法,建立以反射镜重量和X向自重工况面形为目标,Z向自重工况面形值为约束的优化模型,对该反射镜进行了优化设计.优化后反射镜的X向自重工况下RMS值仅为0.18nm,Z向自重工况下RMS值为2.38nm,重量仅为0.568kg,面密度达到16.9kg/m~2,X、Y、Z三向基频都在500Hz以上.本文设计的反射镜结构有良好的力学性能,本文优化设计方法是合理有效性.     

月基极紫外相机反射镜组件的设计

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz,在1 g重力作用和ΔT=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.     

多电极静电拉伸薄膜反射镜的光学检测

利用研制的φ300 mm口径多电极薄膜反射镜原理样机,开展了光学检测实验工作.利用高斯光学原理对薄膜反射镜的基本光学参数进行了检测,获得了随电压变化的薄膜反射镜曲率丰径和最大变形值曲线,趋势与理论计算结果一致.对薄膜反射镜的面形特性和面形检测方法进行了分析,采用激光干涉仪测试了无电压时中心区域的平面面形,RMS值为1....     

月基极紫外相机反射镜组件的设计

为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354 Hz,在1 g重力作用和△T=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62 nm和2.46 nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14 nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.     

能动变形反射镜波面误差特性分析及实验研究

对能动变形反射镜波面误差进行了理论分析和实验研究.在对能动变形反射镜波面误差进行理论分析和实验研究的基础上,利用有限元对37单元能动变形反射镜低频象差补偿能力进行了相关的分析和计算,结合相关实验确定了能动变形反射镜的主要参数,成功研制出了曲率半径1926 mm、口径300 mm的37单元球面能动变形反射镜.经实验测定校正误差前、后镜面面形的PV值(波前峰谷差值)和RMS值分别为:0.545γ、0.08γ及0.239γ、0.031γ,从实测结果口I以看到取得了明显的校正效果.并且在研制过程中对镜面加工、驱动器极头粘接等技术和工艺问题进行了有效地探索和研究,从而为能动变形反射镜进一步的研制工作奠定了良好的基础.     

航空光电成像系统像移补偿技术研究

航空光电成像系统由于像移的存在导致成像分辨率下降,严重影响航空光电系统的整机性能。采用像移补偿技术可以提高航空光电系统成像质量。分析了移动探测器像移补偿技术原理与运动光学元件像移补偿技术原理,重点研究了基于快调反射镜(FSM)的高精度像移补偿技术。通过工程简化分析,分别推导了快调反射镜位于平行光路和会聚光路的像移补偿随动角度规律,并针对会聚光路中快调反射镜带来的离焦量进行分析,讨论了离焦量对光学系统波像差的影响。仿真结果表明,随着离焦量的增加,波像差呈线性增大趋势。通过分析光学系统波像差对其光学调制传递函数（MTF）的影响,结果表明F数等于8,在奈奎斯特频率处,当离焦量在0.1 mm以内,光学调制传递函数MTF的下降量在26.6%以内。     

Experimental and numerical investigations of axisymmetric wave propagation in cylindrical pipe filled with fluid

Acoustic wave propagation in fluid-filled cylindrical pipe with arbitrary thickness is investigated numerically and experimentally. The vibrational properties of the coupled fluid-pipe system are evaluated by a layerwise approach, which is similar to the finite-strip method. In this approach, the thick cylindrical wall is divided into a number of thin cylindrical layers in the thickness direction. The displacements in the thickness direction for each layer are approximated by linear-shape functions. The governing equation is obtained by using an energy minimization principle. The dispersion curves, distribution of vibrational energy between pipe wall and contained fluid, and displacement fields are examined. The dependence of the dispersion curves on wall thickness is discussed. Two PZT ring transducers adhered to the outer surface of pipe are used as source and receiver, respectively. The propagating waves generated by burst signals are measured. To localize transient signal both in time and frequency domains, the discrete wavelet transform is applied to decomposing the receiving signal into several components. Each component is limited to a narrower bandwidth. Therefore the frequency-dependent group velocity is estimated. The experimental and numerical results are compared.     

三维动画显示体积全息图的研究与制作

根据体积全息图的角度复用特性,在一张卤化银干版上记录了多幅图像,再现时轮流显示不同画面从而实现动画显示的效果。设计记录波长632.8nm,再现波长532nm。通过记录和检测光栅确定全息图的处理工艺,从理论上分析了因乳胶收缩导致的光栅结构变化问题,计算得到全息图的记录和再现条件,消除了再现像"左右跳动"的现象,在一张干版上记录了4幅子图。设计并制作完成了自动控制电路和展示装置,实现了三维动画显示效果。     

Mie光散射理论的数值计算方法

Mie散射级数的计算速度和精度对颗粒测量结果有着重要的影响。针对不同颗粒直径和相对折射率，一般采用前向递推，后向递推，连分式法等计算Mie散射级数。在这3种方法的基础上提出一种改进算法，即首先通过连分式法计算Mie散射级数的初始值，然后后向递推其余各值。该算法在Matlab中实现时，数据以数组的数据类型存储和调用，程序采用递归算法。通过比较计算结果发现，该算法耗时短且结果不易溢出，具有快速、稳定、不受颗粒直径和折射率范围影响等优点。     

Experimental research of liquid refractive index sensing by optical fiber and colloidal crystal's photonic band-gap

We use the changes of colloidal photonic crystal photonic band-gap center wavelength to research the refractive index sensing by experiment. The changes in the center wavelength of the colloidal crystals photonic band-gap are analyzed. A mold is designed to obtain a controllable self-assembly method, colloidal crystals are observed by scan electronic microscope (SEM) and the band-gap is measured by infrared spectrometer. The results are agreed well with the theoretical analysis. An experimental device is designed to test liquid refractive index. The couple of the fibers are used to measure the band-gap of colloidal crystals and the results are also discussed in theory. The results show that the band-gap of colloidal crystals can be used to measure the liquid refractive index. The new sensing mechanism is formed and it provides a new application of colloidal crystals in the sensing.     

Acoustic reflection of rib-stiffened double plates coated with a viscoelastic layer

To predict sound-absorbing performance of anechoic materials,the acoustic reflection problem of a viscoelastic layer backed with periodically rib-stiffened infinite double plates is studied in this paper.The reason why structural theories of plates are not applicable to viscoelastic plates is explained through comparing dispersion and attenuation curves of flexural waves with those of Lamb waves.As a result,（visco-）elastic theory is adopted to deal with（visco-）elastic plates,and ribs are treated by structural theories of plates.The coupling between ribs and plates are solved by Hull＇s method,and solution of the reflected field is obtained.The accuracy of present method is validated by comparing with the results by the structural theories of plates.The influence of a backing on the acoustic reflection of the viscoelatic layer is analyzed by computing reflection coefficients.Performances of different viscoelastic materials are evaluated by the average reflection coefficients.The computational results show that,influence of a backing on the acoustic reflection cannot be suppressed by the viscoelastic materials in low frequencies.The resonance is determined by the coupling of the fluid layer and the double plates.And ribs,which are coupled with the double plates,mainly reduce the acoustic reflection.     

采用三层保护策略的强制进化随机游走算法同步综合换热网络

强制进化随机游走算法（RWCE）同步综合换热网络时,存在个体最优解的进化路径被接受差解打乱而不接受差解又很难跳出局部最优的问题.提出一种采用三层保护策略的RWCE算法,将种群中个体分为三层,底层采用基本RWCE进行优化,以保护个体的全局搜索能力;中层读取底层各个体的历史最优解,并采用带微调功能的RWCE进行优化,以保护各个体最优解的进化路径不被打乱;顶层所有个体以中层最优个体的解为初始点,采用带自动精细搜索功能的RWCE进行优化,以保证最优个体得到充分的搜索;最后将顶层搜索到的结果传递给底层对应个体.实例表明,算法在允许接受差解的同时保护了个体最优解的进化路径,并实现了全局搜索能力与局部搜索能力的兼顾.     

子空间方法用于宽容的自适应波束形成

由于浅海波导和接收阵本身存在大量的不确实性,使得接收到的阵数据产生严重的失真,而常见的自适应波束形成方法如MVDR对失配很敏感。为此,本文提出了一种宽容性的自适应子空间波束形成方法。考虑一个具有空间特征的信号位于已知的子空间,但在子空间中的具体位置未知,并将干扰建模为子空间干扰。首先对未知参量进行最大似然估计,代入似然比检测中得到广义似然比检测(GLRT),从而得到子空间波束形成器。通过对不同失配情况下仿真以及实际海试数据处理验证了子空间波束形成器的性能,仿真和实验数据处理结果表明,子空间波束形成器比MVDR更宽容,比较明显提高检测和估计性能。     

低能α粒子与中子耦合输运模拟

开发了低能α粒子与中子耦合输运程序，可以计算低能α粒子在各种介质中的输运、含氧介质中的（α，n）中子产额，跟踪次级中子。采用蒙特卡罗方法中带权重跟踪的技巧，通过大量小权重事件的模拟成功解决了低能（α，n）反应中子产额太低、无法直接模拟的困难。α粒子的射程与阻止本领用SRIM程序计算，（α，n）截面取自最新的JENDL带电粒子库，次级中子跟踪使用MCNP程序。A new code package of alpha-neutron coupled transportation is developed. It can be used to simulate the transportation of alpha particle in media, to compute the neutron yield in media contains oxygen and to track the history of the secondary neutrons. The secondary neutrons are simulated efficiently by tracking lots of neutrons with small weight, which is determined by the alpha-neutron yield. The stopping power and range of alpha particle in media are given by SRIM code, the alpha-neutron cross section is from charged particle library in JENDL, and the neutrons are treated by MCNP code.     

激光对电视成像跟踪系统的软杀伤效应研究

分析了电视成像跟踪系统的组成原理,在开展脉冲激光干扰CCD的实验基础上,进行了激光对电视成像跟踪系统的软杀伤实验与理论分析。实验指出,激光对电视成像跟踪系统的软杀伤主要是对CCD光电探测系统的软杀伤,软杀伤效果如何与激光成像是否位于跟踪系统的波门之内有很大关系。     

关于密立根油滴实验数据处理的新探讨

密立根油滴实验是大学物理的经典实验,通过处理实验测量数据即可得出基本电荷量.各高校开展实验的方法基本相同,但处理实验数据的方法却各式各样.为了减小因数据处理带来的误差,提出多种方法结合处理数据,即在作图法的基础上增加分组法和最小二乘法处理数据,结果显示误差明显减小.通过5个教学班的试验教学,验证了文中观点的可行性,并取得了良好的效果,可在实际教学中应用推广.