大型离轴三反空间相机前框架优化设计与试验

为了保证某离轴三反光学系统空间相机光机结构的高稳定性与高准确度,针对该光学系统中次镜、折叠镜组件轴向空间位置接近的特点,设计了次镜、折叠镜组件一体化的前框架结构,并提出了一种结合了自由模态与约束模态的拓扑优化方法来优化相机的前框架结构.将优化后的前框架模型带入整个相机,并对整机进行有限元分析.结果表明,光轴呈水平状态,次镜、折叠镜相对主镜的倾斜分别为9″与22.4″,次镜相对于主镜的偏心为0.021mm,均在光学系统公差要求范围内.此外,对前框架结构进行自由模态分析与试验,结果验证了优化方法的正确性.所提出的拓扑优化方法可以有效避免基于约束模态拓扑优化方法约束点之间不存在联系的缺陷,能够为高分辨、宽视场空间相机光机结构的设计提供参考.     

视频空间相机Φ330mm口径主镜组件设计

为满足视频空间相机中反射镜组件的轻量化、高刚度、高稳定性和短加工周期的要求,采用基于ZERODUR微晶玻璃的背部单拱形镜体轻量化方案,设计了一种外圆芯轴粘接的柔性支撑结构.通过有限元工程分析与基于响应面优化设计,确定了支撑结构的最优尺寸.对反射镜组件进行了模态试验,并完成了镜面的非球面光学加工与检测.试验结果表明:主镜组件的一阶自然频率为332.5 Hz,与分析结果之间的相对误差为2.5%;主镜组件在绕光轴分别旋转0°、120°与240°方向进行光学检测时,面形精度均方根值均优于λ/40,实现了地面重力对反射镜面形检测零影响,组件满足设计要求.     

Vacuum Ultraviolet Excited Photoluminescence Properties of Novel Na3Y9O3（BO3）8：Tb^3＋ Phosphor

The novel vacuum ultraviolet （VUV） excited Na3 Y9O3 （BO3）8：Tb^3＋ （NYOB：Tb^3＋） green phosphor is prepared. Strong VUV photoluminescence and high quenching concentration of Tb^3＋ （20 wt%） are observed in NYOB： Tb^3＋ and the strong emission are correlated with the unique layer-type structure of NYOB. All the characteristic 4 f - 5d transitions of Tb^3＋ and the host absorption band in VUV region are identified in the excitation spectrum. Based on the results, the energy levels scheme of Tb^3＋ in NYOB：Tb^3＋ is first established. This newly developed NYOB：Tb^3＋ phosphor shows excellent optical properties when compared with the commercial Zn2SiO4：Mn^2＋ and would be a potential VUV-excited green phosphor.     

飞轮微振动对空间相机调制传递函数的影响

结合集成建模法和光线追迹法研究飞轮微振动对相机成像质量的影响.采用集成建模法,建立飞轮微振动的扰动模型、卫星和相机的有限元模型,进行瞬态响应分析,得到6个方向力或力矩单独作用下相机各反射镜随时间变化的位移.采用光线追迹法,由反射镜位移和入射光线,根据折射定律计算折射后光线的位置、方向及与光轴的夹角.由得到像面处的光斑坐标和位移,运用运动统计矩计算系统调制传递函数.结果表明:响应周期与激励周期无关;激励的作用时间长度和采样时间长度均会影响调制传递函数;不同方向振动激励造成的调制传递函数变化的大小不同,而不同方向对包含原光学系统的调制传递函数的影响类似仅振动对调制传递函数的影响;当振动分别作用My、Mz值时衰减最大,达到0.1左右.该方法较理论推导简便快捷,能获取微振动与调制传递函数的关系,为系统优化设计和隔振措施提供参考.     

基于光纤光栅的OPGW输电杆塔多参数监测

针对光纤复合架空地线（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW）输电线监测中温度变化、杆塔倾斜同时存在等问题,设计了基于光纤光栅的波分复用多参数监测阵列。从理论模型出发推导了光栅应变与温度及倾斜的数学关系,然后将杆塔模型导入到CMOSOL Multiphysics进行定性分析,最后进行温度及倾斜试验。试验结果表明基于光纤光栅的杆塔温度监测分辨率可达0.1℃,倾角传感器的倾角相关系数K值为0.050 1 nm/°,证明所提出监测阵列具有良好的电力行业监测应用前景。