某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的设计与研究

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求,对摆镜的减重方式进行了研究.选择SiC材料作为镜体材料,设计了三种镜体结构.使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析,以及频率为100 HZ、振幅±0.1 mrad时的瞬态动力学分析,并给出了不同镜体结构下的计算结果比较.为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系,在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序.计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求.     

高温电视摄像镜头设计

讨论了在高温环境下使用的电视摄像镜头的设计方法,分析了在这种特殊使用条件下的材料选择、光学参数的确定和光轴的指向问题.提出了一种采用三次成像的方法来实现设计要求,在保持系统各单元孔径都很小的前提下,拉长系统的结构长度,并给出了具体设计结果的评价参数,表明该系统可在较宽的温度范围内获得非常好的成像质量,设计思想适合于高温环境下光学系统的设计实践.     

弹道相机白天工作能力的影响因素分析及提高途径

弹道相机通常是在夜间对飞行目标进行拍摄,在相机类型不改变的情况下要达到白天工作能力具有一定困难,主要障碍是拍摄后,底板上目标与背景的衬比(度)下降,难以达到判读要求.针对这一问题,本文详细叙述了各因素对判读要求的影响,提出了改善相机白天工作能力的可行方法.     

显微动态图像分析技术及其在生物物理中的应用

介绍了一种可实时监测细胞生命活动的显微动态图像分析技术。该技术把显微光学成像技术、数字处理技术和动态图像分析技术结合为一体,可实现对活细胞的结构功能、生长过程和环境变化的影响等进行非侵入性连续监测。通过在细胞膜弹性模量测量中的应用表明,该技术不仅原理可靠,实现容易,应用方便,而且检测速度快,测量精度高,稳定性能好。此项技术可望在生物物理学的实验研究中获得广泛的应用。     

新型快速显微多道分光光度技术对血红蛋白的光谱分析

用新型快速显微多道分光光度(MMSP)技术,在生理环境(pH、温度、氧分压和渗透压)改变下,对单个活态人血红细胞内血红蛋白分子的吸收光谱进行监测。发现生理环境的改变,引起血红蛋白吸收光谱曲线540,575nm特征吸收峰的峰高、峰位和峰形发生了不同程度的变化。MMSP技术提示血红蛋白分子的结构、浓度和功能与上述生理环境密切相关。     

基于图像熵的高动态范围场景的自动曝光算法

自动曝光控制是通过控制曝光量使图像亮度最优化的过程,由于图像亮度与曝光值有着直接的关系,因而图像亮度在自动曝光算法中被广泛应用.虽然熵已用于各种图像处理应用,但是很少应用在自动曝光中.基于图像熵提出一种新的自动曝光算法,不同于传统的主要依赖于图像亮度的算法.首先根据图像熵值大小来判断光照条件,通过图像熵大小的比较,把图像的各区域划分为感兴趣区域与不感兴趣区域.然后由图像熵值大小采用分配权重方法对不同区域分配权重,最后进行准确地自动曝光.由于该算法主要基于图像熵值的大小,所以曝光效果不受图像中对象位置影响,使得该算法更灵活.实验结果表明,该算法对高动态范围场景可以准确地检测出各种光照条件,提高相机系统输出图像的动态范围,同时还增加了自动曝光的准确性.     

红外3.7～4.8 μm波段折射/衍射光学系统的消热差设计

研究了衍射光学元件在红外折射/衍射混合光学系统中的消热差特性并给出了具体设计实例,该系统工作波段为3.7～4.8 μm,全视场角为7.12°,满足100%冷光阑效率.系统仅采用硅和锗两种材料,设计结果表明,该系统在-50～100℃温度范围内不仅成像质量接近衍射极限,而且结构简单、体积小、质量轻,适用于像元尺寸为30 μm、像元数320×240的凝视焦平面阵列探测器.     

R-C系统的遮光罩设计与仿真

针对R-C系统的特点，考虑轴外渐晕的影响，推导出主、次镜内遮光罩尺寸设计的约束公式.讨论了次镜内遮光罩上挡光环的设计方法和位置计算公式，并给出外遮光罩的设计方法.对某R-C望远镜系统进行了遮光罩设计,并用光学软件进行杂散光分析，计算得到方位角分别为0°、45°、90°时的PST曲线.结果表明，当离轴角度大于太阳临界入射角时， PST值小于10－10量级，满足系统要求.     

胶固紧平面反射镜的有限元分析

为了研究反射镜部件中胶对系统的影响,分析了胶的有限元建模方法,即详细模型和有效模型。采用详细模型对系统进行了模态分析和均匀温升热弹性分析。通过无热化方法确定了胶的厚度,分析了不同面积的均匀圆形胶点和方形胶点对系统性能的影响。为了模拟实际情况中的不均匀点胶,对同一模型中不同直径的胶点进行了分析。分析结果表明:圆形胶点对反射镜的面形影响要比方形胶点小得多;胶点的不均匀性会造成反射镜的面形变化。     

基于光机集成仿真技术的摆镜特性分析

为考察相关跟踪系统摆镜在静力和动力载荷工况下面形参数是否满足工程需求,基于光机集成仿真技术对相关跟踪摆镜特性进行了分析,得到了在静力和时间历程载荷所对应的三种工况下的面形变化分布和面形表征参数,并对仿真结果的数据可靠性进行了数值角度验证。结果表明,光机集成仿真方法可以有效地消除由动力载荷产生的主动刚体位移,可得到摆镜面形参数和在动力载荷作用下不同时刻的摆镜面型变化,弥补了在实验条件下难以测得由动力载荷作用的面形参数和面形分布情况。当1g加速度载荷在摆镜光轴方向上时,静力载荷对面形的影响起主导作用;当1g加速度载荷不在摆镜光轴方向上时,动力载荷对面形的影响起主导作用。通过光机集成仿真结果对所设计的摆镜在相应工况下的面形进行有效评估,获得了有意义的设计指导数据。