外场多光轴平行性测试的光学系统设计

针对外场条件下因大气环境影响导致多光轴平行性误差的问题,设计了一种可见光、1.06μm激光及812μm的长波红外多光轴平行性测试的光学系统,系统采用卡塞格林系统为共光路并以可见光为基准光轴.卡塞格林系统的主次镜均采用双曲面校正球差及慧差,添加校正透镜减小了轴外像差.设计结果表明,该光学系统成像质量达到了衍射极限,在大气...     

无人机空中光轴基准安装误差及磁偏差测量方法研究

测定飞机与目标定位有关的机载设备的安装误差、磁偏角等固定误差,是无人机实际目标定位前必做的一项工作.现有测定、校正方法繁琐且实用性差.给出一种不同于现有工序,在无人机空中实际目标定位前,在空中利用飞行器本身光电平台的光轴作为基准,对预先测定好经纬度的地面目标进行定位,反向推算来测量出飞机的固定安装误差及磁偏角,再进行校...     

光电跟踪仪光轴平行性要求分析和误差分配

光电跟踪仪光轴平行性要求与跟踪瞄准精度、激光测距传感器照射激光光束发散角、激光回波接收系统探测视场有关,尤其是对于小目标,还与激光测距作用距离和探测概率有关。从光电跟踪仪激光测距原理和指标要求出发,分析照射光束能量分布特点,考虑温度、振动等环境因素和变调焦引起的光轴稳定性误差,提出了光电跟踪仪光轴平行性要求的计算方法。同时根据工程实践考虑光电传感器原位更换和现场标校的维修性,建立了光轴平行性误差分配模型,讨论了各随机误差项、各标校残余误差项的一般控制要求和估计方法,为光电跟踪仪设计分析、制造工艺、维修性改进提供参考。     

多光谱多光轴自动校准技术

分析了具有红外、电视和激光的光电仪器进行多光谱多光轴自动校准的方法.指出在武器系统的设计中,如果条件允许,可在光电仪器的后方设置一个校准棱镜箱(或折反式自准凹面镜组件),以便在控制电路中加入电十字线跟踪产生器等功能单元,使武器系统实现行进间或飞行中自动校准.     

多光轴光学系统光轴间平行性检测仪的研制

结合实际需要设计了一种精度高、便携性好,用于检测多光轴光学系统光轴间平行性的检测仪器。该仪器能够实现可见、红外与激光不同谱段任意两个光学成像系统间的光轴平行性检测。与同类其他仪器比较,该仪器的特点是光学系统结构均采用全反射设计,避免使用红外光学玻璃,在设计中减小和去除了影响仪器精度的一些因素,例如:去除了平面镜2个表面楔角的影响。仪器的主体采用完全对称的结构和积木式的组装方式,保证了仪器经温度循环实验和振动试验后检测精度优于5,满足使用要求。     

狙击步枪瞄准线偏差测量与电击发控制研究

为了测量智能瞄具狙击步枪系统瞄准线偏差,控制击发时机并提高射击精度,提出了滤波加权融合方法与线性预测击发判据。运用卡尔曼预测滤波对脱靶量滞后进行补偿,得出瞄准线偏差; 将陀螺数据滤波后积分得出另一瞄准线偏差; 根据加权融合算法,得到加权融合后瞄准线偏差。建立了基于陀螺信号、融合信号和电动击发装置特性的线性预测击发判据; 搭建了dSPACE实验测试系统,进行了瞄准线偏差测量实验和模拟对比射击实验,结果表明:滤波加权融合后的信号基本可表示瞄准线实际偏差;在滤波加权融合方法与线性预测击发判据条件下模拟射击时,弹着点分布在0.05 mrad圆内的概率为85.7%,高于简单控制击发模式下53.33%的概率。     

室内多波段光轴一致性测试系统的设计

介绍用于室内检测多波段光电设备光轴一致性的测试系统。该系统采用准直平行光管为测试系统提供无穷远目标。为满足全波段测试，光束无中心遮拦，系统选用离轴抛物面全反射光学系统。采用多光谱分光镜为激光光斑提供瞄准基准，带温控热十字丝的高斯目镜为红外和可见光波段提供瞄准基准，实现了光电设备之间可见与红外、可见与激光、激光与红外光轴的一致性测试。系统具有测试精度高、测试结果可靠等特点。根据初步估算，可见与红外、可见与激光、红外与激光之间的光轴一致性测试精度分别达到了4.01″， 1.08″和 4.05″的水平。该系统有效解决了多波段光测设备光轴间的一致性测试问题。     

多光谱光学系统光轴平行性组合测试装置

介绍一种激光、白光和热像仪(或微光)三光合一观测仪器的捆绑式新型组合测试装置及其测试原理，并详细叙述了用该装置测试“三光”光轴平行性的过程和注意事项。该装置十字分划线的设计未采用常规的玻璃刻线工艺，而是选取电阻率较高的钨丝制成十字分划线，并在分划线的两端焊上电极，避免了测试时由于更换十字分划线靶标而可能产生的误差。该装置通过对观测仪器光轴平行性的检测和调试，为精确调校提供了依据，从而使3种光学系统的光轴平行性达到所需精度要求，对保证观瞄及测距的方向一致性起到了准确指示的作用。     

高分辨率手机镜头精密组装多光轴聚焦镜头设计

为解决玻塑混合高分辨率手机镜头制造中,玻璃镜片与塑料镜组在组装时存在的位置敏感、效率和良品率低等问题,基于多点式无限共轭调制传递函数测量的实时反馈对准与组装方法成为优选方案.作为调制传递函数系统图案采集的关键成像元件,多光轴聚焦镜头的各项性能在保证测量准确性方面发挥着至关重要的作用.通过建立多光轴聚焦镜头性能指标与待组...     

光电系统光轴平行性检测方法研究

对目前常用的多光谱多传感器融合光电系统光轴一致性的几种检测方法进行了分析、研究和比较,提出了一种实用新方法.该方法主要利用上转换板将红外波段的激光转换为CCD可探测到的可见光波段的红光并对光斑进行延时,使普通CCD能够很容易地探测到单、低频窄脉冲激光的光斑,在经进一步处理后,即可检测到发射出的激光光斑的形心、质心、尺寸等参数,以及激光光轴与光学观瞄装置光轴的平行性.     

光斑缺碎情形下光学天线光轴对准实验研究

针对同时存在方位偏移及俯仰误差的情况,提出了一种适用于捕获、对准与跟踪系统的光斑检测方法.分析了破碎光斑与高斯完整光斑的位置误差;解决了当光束存在漂移、入射光束与天线视轴不平行同时存在而四象限探测器无法分别探测的问题.最后实验验证了本文方法的有效性,提高了检测的准确度.     

斜光轴面内位移测量的数字散斑相关法研究

以工程环境中远距离位移和位移场的光学测量为研究课题,分析了远距离斜光轴成像时,像模糊和成像位置变化对白光数字散斑相关方法产生的影响,给出了这两种影响的误差理论计算公式。提出使用参考测量技术克服斜光轴成像位置变化带来影响,给出一种新的远距离斜光轴高精度测量面内位移的方法,在2～50m处作静载挠度测量,其最大相对误差小于1％,测量精度在实验室环境和工程测量环境中都得到了验证。该方法无需共轴光路的测量环境要求,特别适用于桥梁、高速公路立交桥的静载挠度测量等工程应用。使用高速图像采集卡,该方法可应用于斜光轴动态位移测量,拓展了数字散斑相关方法的应用范围。     

物光参考光同光轴的体全息存储光学系统设计

将两块漫射板分别置于输入面的两侧,使物光和参考光同光轴,可以使体全息存储傅里叶变换光学系统更为紧凑。然而,在这种全息存储光学系统中,物光和参考光的总数值孔径较物光数值孔径大很多。分析这种体全息存储光学系统物光和参考光光路的设计要求和光学参量的确定;采用多重结构方法对物光正向光路、逆向光路和参考光光路同时优化设计,实现对物光光路二对物像共扼位置控制像差,并满足参考光光路的要求;给出前后组焦距分别为33 mm和30 mm的物光和参考光同光轴,前工作距为30 mm,物光和参考光总数值孔径为0.53的全息存储光学系统的设计结果。系统的波像差小于0.071λ,达到衍射极限。     

偏心测量系统驱动机构的改进设计

偏心距是弹箭飞行稳定性的重要影响因素,其精确测量是保证弹道计算正确性的关键。为了解决某些特殊外形的弹体,在利用偏心测量系统测量偏心时,驱动弹体精确转动的机构出现卡滞、打滑等现象,导致无法自动测量的问题。本文结合系统偏心距测量的原理和试验操作步骤,分析了测量过程设备存在的不足及产生原因,提出了改进支撑和用减速伺服电机增加旋转力矩的方案,并进行了详细地设计及计算。验证结果表明,改进后的系统可以有效解决电机直驱不规则弹体时出现的问题,测量精度提高了4.15倍。扩大了测量范围,提高了驱动精度和测量效率,具有很好的应用价值。     

放气系统流场的光学干涉测量

对于复杂的非定常流动,流场的测量往往要求无干扰、非接触,并且能够瞬时记录流场的信息。采用光干涉方法对放气系统流场的气压变化进行了测量。在加压法测量空气折射率的迈克尔逊双光束干涉实验装置中,引入特制激光功率计和孔状光阑,记录在自由放气过程中等倾条纹中心强度变化与时间的关系曲线,通过折射率与压强和质量流之间的对应关系,进行流场流速的无干扰、非接触的瞬时测量。实验证明这种测量方法响应度好,准确度高。     

便携式X射线荧光仪测定土壤中镍的精度研究

作为一种快速、现场检测的分析方法,便携式X射线荧光光谱(FP-XRF)可以在土壤重金属分析领域获得广泛应用。然而,FP-XRF的测定精度受到一些因素的影响,制约了它的应用。前人的研究已经发现,当元素含量较低时,FP-XRF的测定精度不佳。在现场检测时也会受到土壤湿度效应和粒径的影响。但是尚未有研究对上述因素的影响类型和影响程度进行深入探究。本文以Ni为例,根据准确度和精密度,研究了Ni含量与FP-XRF测定精度的关系,得出了这种影响的临界值;比较了现场测定中土壤湿度效应和粒径对准确度和精密度的影响程度。实验表明,FP-XRF的测定精度与Ni含量相关,临界值为400 mg·kg-1。Ni的浓度低于400 mg·kg-1时,相对标准偏差(RSD)和相对不确定度同时降低,即测定精度随着Ni含量的升高而提高;Ni的浓度高于于400 mg·kg-1时相对标准偏差(RSD)和相对不确定度不再有明显变化,即测定精度不再与Ni含量有关。现场检测中,土壤水分贡献的相对不确定度为3.77%,粒径贡献的相对不确定度为0.56%。土壤湿度效应对准确度和精密度的影响程度都要高于土壤粒径。     

一种现场大尺寸测量精度的评价方法

针对现场全面评价大尺寸测量仪器精度的特殊性,提出了一种采用多仪器站多控制点的精度评价方法.基于四元数的空问数据配准,将多仪器站的测量数据统一到全局坐标系下,基于控制点坐标不变约束,对测量值进行统计得到测量不确定度,并从中提取仪器内部各传感器单元分量的不确定度.利用多传感器信息融合技术求得最优控制点,减小坐标转换误差对结果的影响.以激光跟踪仪为例进行了仿真和现场实验,结果表明,该方法评价测距和测角小确定度的误差可分别降至1 μm和0.1'以内.     

Measurement Accuracy in Phase-Shifting Point Diffraction Interferometer with Two Optical Fibers

A phase-shifting point diffraction interferometer (PS/PDI) with point sources of two single mode optical fibers has been developed, which will be appropriate for the surface figure measurement of large aperture optics on a sub-nanometer scale. To reduce the measurement error factors, a fiber optic plate (FOP) is used as a projection plane for interference pattern. Errors caused by imperfection of optical alignment, such as position of point sources and tilt of FOP, are minimized by analyzing the measured phase data with an original method. Measurement accuracy in the PS/ PDI is estimated with the interference pattern produced by the two optical fiber sources. If inhomogeneity of the FOP and a systematic error of the PS/PDI are eliminated, the measurement accuracy of the present system is estimated to be less than 4nm P-V and 0.7nm rms, respectively, at a measurement wavelength of 632.8 nm.     

补偿电视摄像机连续变焦中光轴偏移的一种新方法

针对光电侦察系统中电视摄像机在连续变焦过程中产生光轴线偏移问题,提出了采用曲线拟合电子动态补偿技术,运用软件编程方法较好地解决了电视摄像机连续变焦产生的光轴偏移。结果表明:该方法具有较好的鲁棒性,对设计类似的系统具有一定的指导意义。