空间光学遥感器光机热集成分析技术综述

介绍了光机热集成分析技术的基本原理及其关键技术———数据传输技术的研究现状和最新进展。通过接口工具Zernike多项式进行数据传输的基本过程是:数据处理,即将有限元分析中得到的变形结果转换成基于弧矢坐标系或基于波前坐标系的数据形式;多项式拟合,即利用最小二乘法或Gram_Schmidt正交化方法进行拟合。提出了自动数据转换接口程序,它能够简化光机热集成分析的过程,可提高工作效率。     

红外镜头的光机热集成分析研究

 为了使红外镜头能够在宽的温度范围内工作,在红外光学系统的设计时就要充分考虑热对光学性能的影响,并要进行光机热集成分析。论述了光机热集成分析方法及流程,并设计了一个焦距f=200 mm的冷光栏匹配的宽工作温度的红外镜头。建立了红外镜头的有限元模型并进行了热力学分析,对分析的镜面变形结果数据进行了处理,得到各镜片间隔和面形变化,代入光学软件得到了热环境对光学成像质量的影响。分析结果表明,对于-40℃~+60℃红外镜头的各个视场,16线对的调制传递函数都大于0.5,具有良好像质。所设计的红外镜头结构简单可行,能够满足设计要求。     

中波红外镜头光机热集成设计分析研究

基于光机热集成设计分析,设计了一种扩展中波红外定焦镜头光机系统(焦距f=60mm,工作波段2.5~5.3μm),在设计光学系统和光机结构时就充分的考虑了环境温度、系统热变形对光学性能的影响,建立了镜头组的有限元模型,并基于-40^+60℃的实际温度载荷展开了热力学分析,对热分析后各镜片的节点位移和面型变化通过Zernike多项式作为数据接口导入光学设计软件,给出了各典型温度值下镜头组的传递函数图。分析结果表明,在-40^+60℃区间红外镜头的各个视场成像质量良好,所设计的红外镜头结构可靠、简洁,能够满足设计和使用要求。     

基于有限单元法和计算流体动力学的光机热集成仿真分析研究

使用计算流体动力学、传热学、固体弹性力学和光学的多物理场耦合集成仿真分析技术完成了红外热像仪中光机的热特性与热设计研究.采用有限单元法(Finite Element Method,FEM)和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)得到了光机内部的温度场、应力变形分布及光学件面形...     

光机系统分析方法

为了使光学仪器能在恶劣的环境下正常工作，需要对其进行详尽的工程分析。对光机系统的分析方法，包括传统分析方法、集成分析方法和统一分析方法进行了研究，说明了它们的工作原理及实现的具体步骤，分别列举了它们的优缺点。进一步指出在集成分析中热弹性分析需要解决的问题及Zernike多项式拟合中需要注意的问题，归纳了使用统一分析方法时需要特别注意的问题。在比较了3种方法优缺点的基础上，对光机分析方法进行了展望，得出集成分析方法在很长一段时间内将是光机系统分析的主要方法的结论。     

基于集成分析法的光机热一体化设计

光机热一体化设计是改进空间光学仪器设计,优化系统总体设计参数的重要方法。集成分析法对设计方案综合性能的动态评估是一体化设计的核心,通过分析系统热光学性能,指导修改设计参数,实现系统光/机/热同步设计。以某空间光学仪器主镜系统的热控设计为例,介绍了这种方法在实际工程中的应用。     

KrF深紫外光刻投影物镜光机热集成分析与优化

提出了一种融合新型支撑方式与灵敏度分析的光机热集成分析与优化方法,用于设计超高精度深紫外光刻投影物镜系统。首先,采用轴向多点与周向三点胶接支撑相结合的新型支撑方式,实现了212.51 mm口径光学元件的超高精度定位要求。其次,通过对光学元件进行热力耦合分析,验证了光机系统的合理性。然后,在光机热集成分析条件下,分析了单个光学元件的灵敏度,以及全部光学元件表面变形对整体光学系统波像差均方根值和校准F-tan θ(F为焦距,θ为物方视场角)畸变的影响。最后,通过调整部分光学元件的灵敏度进行局部优化,并对整体光学系统的像质进行优化。结果表明：在热力耦合条件（参考温度为22.5℃、极限工作温度为±2.5℃、重力）下,光学元件的最大表面面型均方根（RMS）值为9.86 nm,能够满足超高精度定位要求。在光机热集成分析条件下（参考温度为22.5℃、极限工作温度为±2℃、重力）,优化后光学系统的波像差RMS值小于10.50 nm,校准F-tan θ畸变小于6.00 nm,相较于优化前,波像差RMS提升了46.98%,校准F-tan θ畸变提升了77.69%,达到了设计要求。     

空间外差拉曼光谱仪成像镜头光机热集成分析

便携式空间外差拉曼光谱仪集成了光学功能镜头、干涉仪组件,以及探测器和激光器等热辐射器件,因此仪器在使用过程中存在着较为复杂的热环境,环境温度变化导致光学系统性能下降。采用光机热集成分析方法,重点研究了环境温度及热辐射器件对关键器件成像镜头的性能影响。在便携式空间外差拉曼光谱仪光学和结构方案设计的基础上,建立热-结构耦合模型;仿真得到成像功能镜头内镜片的间距和面形的变化,并利用Zernike多项式拟合其变化;将拟合结果代入光学设计软件中进行成像质量评估和分析。结果表明,在使用环境温度(-10℃~40℃)范围内,调制传递函数在光谱仪截止频率76.9 lp/mm处对比度均优于0.38,满足便携式空间外差拉曼光谱仪的使用要求。     

激光器光学系统光机热集成分析方法

论述了光机热集成分析方法原理及接口多项式,并将其应用于某激光器光学系统进行光机热集成分析。该分析方法首先对光学系统进行热分析、结构有限元分析计算,获取激光辐照下光学元件表面的结构变形;其次,对有限元计算的光学元件变形结果数据进行Zernike面形拟合处理;最后将变形后的光学表面导入到通用光学设计分析软件,分析激光器光学系统变形后产生的各类光学像差。结果表明：利用集成分析方法能够分析光学元件产生热变形对激光系统成像质量造成的影响,为光学系统设计提供参考。     

光电总体集成技术和光电系统的研发

光电技术是信息化建设和国防科技工业的重要支撑技术,在实现装备现代化进程中占据着重要地位.本文论述了光电集成技术的重要性,总结了其主要的研究内容,对今后的发展提出了相应的建议.     

Multi-Objective Optimization and Performance Assessments of an Integrated Energy System Based on Fuel,Wind and Solar Energies

The integrated energy system (IES) is an efficient method for improving the utilization of renewable energy. This paper proposes an IES based on fuel, wind and solar energies, following an optimization study focused on determining optimal device capacities. The study included gas turbines, wind turbines, solar photovoltaic panels, ground source heat pumps, absorption chillers/heaters, batteries, and thermal storage. Objectives were incorporated into the optimization model for the overall performance of the IES; these included the primary energy saving rate, annual cost-saving rate, and carbon dioxide emission reduction. Then, the nondominated sorting genetic algorithm II was employed to solve the optimization problem for multiple objectives. Ultimately, the verification and sensitivity analyses of the optimization method were achieved by a case study of hospital buildings in Harbin. The optimization results indicated a primary energy saving rate, annual cost saving rate, and carbon dioxide emission reduction rate of 17.3%, 39.8%, and 53.8%, respectively. The total installed capacity for renewable energy generation accounted for 64.5% of performance optimization. Moreover, the price of natural gas affected the economic indicators of the IES–but failed to impact energy consumption indicators.     

工业危害气体泄漏安全监护系统设计

针对基层保障人员装备保障过程中复杂故障诊断困难的问题,基于以网络为中心的架构和标准化诊断和维修信息描述,构建了一种装备现场级综合诊断系统。该系统利用便携式自动测试设备和远程技术支持系统灵活组织多种分布资源,通过网络把故障诊断的相关信息与专家知识提供给现场的保障人员,可以为保障现场解决装备复杂故障问题提供直接的、实时的、工程化的支持。     

大口径折反射式光学系统的光机结合分析

大口径折反射式光学系统在空间遥感仪器中广泛应用,反射镜的支撑结构直接关系镜面面形变化从而影响光学遥感器的成像质量.建立了光学系统的光机结合分析方法,使得在设计阶段就能评测光学元件支撑结构是否满足要求,得到支撑结构对成像质量的影响的直观结果.这一方法也可用于光学系统的光机热结合分析.     

Analog Integrated Circuit for Motion Detection of Approaching Object Based on the Insect Visual System

A network for detection of an approaching object was proposed and fabricated based on the transient response of a descending contralateral movement detector (DCMD) existing in the brain of locusts. The proposed network was constructed with simple analog circuits. The experimental results of a test chip fabricated with a 1.2 $mUm complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) process and the results with a simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) showed that the proposed network is able to detect the approach by generating a peak current just before collision; the peak current allows detection of the approaching velocity and direction without collision. The proposed network could be applied to two-dimensional arrays for three-dimensional motion detection.     

新区综合能源系统多目标最优化设计

经济性和碳排放的平衡是未来城市能源利用的主要方向。新城区开发需要先进的能源系统设计方法,以定量化计算不同设计方案下的经济性与碳排放。基于城市能源系统的主要特征,本文提出了一种新区综合能源系统多目标最优化设计方法。在需求侧,通过能耗指标分摊法预测负荷;在供应侧,利用超结构建模包含各种能源-技术组合,求解混合整数线性规划问题。本文以雄安新区启动区能源系统为案例进行多目标最优化设计,探讨了碳排放与成本之间的权衡取舍。     

大学物理实验数据分析系统的设计与实现

利用面向对象的VB可视化软件,开发设计了大学物理实验数据分析系统,大学物理实验数据分析系统由实验项目模块、数据处理模块、有效数字与不确定度模块和绘图软件模块构成。结果表明,该系统具有操作简捷、界面友好、人机交互性强等特点;系统的使用解决了学生应用有效数字修约和计算不确定度的困难,有助于学生将主要精力用于实验测量与结果评价。     

基于神经网络的系泊系统主动式截断试验仿真

系泊系统主动式截断试验技术对缆索数值模型的求解速度有着较高的要求,而基于集中质量模型或有限元模型的缆索数值模型在计算时需要在每个时间步内迭代求解,因此求解速度缓慢。为解决此问题,采用神经网络辨识得到缆索上端点与截断点运动的时域等价近似模型。该等价模型在每个时间步内无需迭代求解,因此求解速度快于传统的缆索数值模型。同时利用商软OrcaFlex以及Matlab搭建了系泊系统主动式截断试验的仿真平台,将离线辨识得到的神经网络模型代替集中质量模型对缆索截断点运动进行求解。通过对比截断水深以及全水深下张力以及运动结果,说明了神经网络模型代替传统数值模型进行截断点运动计算的可行性。     

面向船舶软件的仿真测试平台研究

软件仿真测试是嵌入式软件黑盒测试领域行之有效且具有广泛应用前景的方法,为解决船舶软件利用仿真测试环境进行自动化测试问题,本文分析了舰船作战指挥控制系统中的嵌入式软件的交联环境,研究了软件测试交联环境协同管理技术;利用将测试模型转化为XML文件并解析驱动的方法实现测试用例的自动执行;对仿真测试中数据类别分析,提出了测试数据的自动收集与分析技术。设计并开发了舰船嵌入式软件仿真测试系统,有效提高了船舶软件测试效率和测试准确性。     

微型燃气轮机动态模拟与分析

在建立压气机、燃烧室、透平、回热器、转轴转动惯性等单元部件动态模型的基础上,建立了恒转速简单和回热型微型燃气轮机的系统动态模型及其控制系统模型,对其冷启动、升降负荷和甩负荷动态过程进行了动态模拟,并对两者的动态性能进行了对比。结果表明,系统动态模型能够有效地对系统的各个典型动态过程进行模拟与分析,计算稳定可靠,可为微燃机控制系统设计与分析提供模型基础;控制系统设计合理,能够满足调节负荷和转速的要求,保证循环系统安全运行;回热器的热惯性和扰动幅度是影响微燃机系统响应的重要因素。