破片平均迎风面积测量方法的研究

本文对玻片测量的作用及相关的理论进行了阐述,并对几种常用的玻片平均迎风面积测量方法进行了介绍与分析,其中重.点介绍了一种新颖的破片平均迎风面积自动测量仪,它由照明系统、万向载物台、CCD摄家机、控制和信号处理系统、图象处理与显示系统组成,集光、机、电、计算机等多种先进技术于一体,采用软、硬件相结合的方法,实现了对破片平均迎风面积的高精度、高速度的自动化测量.     

激光高速摄影系统在破片飞散速度测量中的应用

激光－高速摄影系统用于测量小口径弹丸破片的飞散速度是一项新技术。其特点是它可以直接记录距起爆弹丸小于0．5米范围内弹丸破片飞散阴影图象和轨迹,直观逼真。同时能显示若干破片的形状和飞行姿态,通过胶片数据,可求得这些破片的真实飞散速度、速度降以及破片飞行的阻力系数,它把一般高速摄影拍摄破片的时间分辨率提高了4－5倍,这是目前获得破片飞散速度真实值的最好方法之一。     

高速摄影法测量弹丸的破片速度

本文介绍高速摄影法测量弹丸破片飞散速度的几种方法,着重讨论了直接摄影法,它能显示破片在距起爆弹丸较近距离上的防影图象,经数据处理,可获得诸破片速度大小的分布值,还可望求得同一破片在其飞行轨迹上的速度衰减量。     

基于数值计算结果的破片战斗部威力仿真方法

建立了包含数值方法和分析方法的威力仿真方法。考虑数值计算的规模和复杂度，采用爆轰计算获得初始时刻破片场，利用分析方法描述破片飞散和破片作用目标的过程。采用该威力仿真方法，实现了对破片场形成、破片飞散、破片作用目标的全过程描述。数值计算采用LS-DYNA软件，为了获得战斗部初始时刻破片场，开发了接121处理程序。利用分析方法，建立了破片飞散和破片毁伤性能评估模型，飞散模型中考虑空气阻力等因素的影响，破片毁伤性能评估模型中采用THOR方程预估破片剩余速度、剩余质量和最大穿透厚度，从而获得破片弹道、破片威力参数和破片对靶板的毁伤效果。通过对虚拟靶板上命中破片进行统计，计算出破片命中靶板密度分布和破片飞散角分：布，完成破片战斗部威力仿真试验。在威力仿真方法的基础上，建立了系统仿真模型（图1）。采用面向对象的Visual Studio．NET编程语言，实现威力仿真软件的编码。     

基于数字信号处理技术的连续变焦镜头控制系统设计

针对以往连续变焦镜头控制系统存在的速度响应慢、准确度低等缺点,对连续变焦镜头及其控制系统的设计方法进行改进.采用机械补偿的变焦距镜头理论,确定变焦距系统位移曲线.基于数字信号处理技术和步进电机的控制技术,设计了包括数字信号处理器、步进电机、步进电机驱动器、键盘控制、计算机通信、液晶显示模块为一体的控制系统,同时对变焦距系统增加了自锁模块,提高了控制系统的安全性与可靠性.初步实验结果表明,控制系统准确度在0.01 mm以内,满足0.12 mm的设计指标.     

激光共焦球面元件姿态自动调整系统

为解决激光差动共焦元件参数测量系统中人工调整元件姿态效率低、重复性差的问题，研制了激光共焦球面元件姿态自动调整系统。基于共焦原理，建立了元件失调量与电动四维调整机构调整量关系的数学模型，并根据CCD探测器实时获取的光斑位置信号分析出被测件的姿态信息，结合闭环反馈控制算法实现姿态自动调整。利用电动四维调整机构搭建了自动调整实验装置，实验结果表明:研制的电动调整机构平移调整分辨力达到0.5 μm，倾斜调整分辨力达到8″；调整系统能够快速、稳定地将被测件姿态失调量调至误差范围内，有效提高调整重复性及效率，对激光差动共焦测量系统实现全自动球面元件参数检测格外重要。     

一种高准确度、高可靠的红外光电时刻测量系统

针对靶场试验对测量仪器的准确度及可靠性的特殊要求,开发了一种基于嵌入式PC/104模块和大规模可编程逻辑器件CPLD的红外光电时刻测量系统.介绍了该系统的组成、测量原理及其实现途径.靶场实验结果表明,该系统设计环境适应能力强,能可靠地工作在－35～45℃的环境下;测量准确度高,测时误差小于30 μs.     

聚变堆高热流部件超汽化换热实验研究

搭建了常压水超汽化实验回路(HVL-Ⅰ),采用平面激光诱导荧光(PLIF)、高速摄影、微距摄影、粒子成像测速(PIV)等先进测量技术,开展聚变堆面对等离子体部件(第一壁、偏滤器)在高热流过冷沸腾工况下强化换热特性实验研究。选择三角形和矩形翅片的铬锆铜超汽化样件,实验工况为常压室温(296K),若丹明B 水溶液流速 0.3～0.5m•s⁻¹ 连续可调,热流密度～5MW•m⁻²。实验结果表明同等工况下,矩形翅片比三角形翅片换热效果显著增强,性能提升约30%～50%。微距摄影显示翅根涡流形态保持时间越短,越有利于小汽泡充分扩散,从而使换热得到强化。     

无海面控制点的立体摄影海浪测量方法研究

介绍了一种无海面控制点的立体摄影海浪测量方法, 给出了其数学模型和相关算法. 文中利用海浪特性, 基于最小二乘法和海浪波面理论, 给出了一种新的外方位元素定标方式. 与传统的立体摄影定标方式相比, 该定标方式充分利用了平均海平面的性质, 既避免了海面控制点的需求, 又使测量数据更为直观, 同时还为基于运动平台的立体摄影海浪测量技术的发展提供了理论依据. 实验室实验表明基于本文发展的立体摄影测量系统精度较高, 可以用于海面微尺度波的测量; 现场实验表明基于本文发展的立体摄影测量系统测量面积可达10⁴ m² 量级, 是一种有效的大尺度海浪测量手段.     

CCD在超声光栅实验中的应用

本文详细探讨了超声波在液体中传播速度的测量方法；利用CCD测量技术实现了超声波速度的自动化测量；设计了响应的接口电路和信号处理系统，从而大大地提高了实验测量的精度和准确度．     

用于精密测量的自动变焦系统及标校方法的研究

介绍了变焦距镜头在高速电视测量仪中用于精密测量的控制和标校方法.系统主要采用PC104系统核心模块,运动控制卡,以及步进电机来实现对变焦系统的精确控制,再加上对镜头的精确标校修正镜头自身的系统误差,从而使得基于变焦距镜头的高速电视在用于弹道测量中成为可能,大大提高了靶场测量准确度.     

连续变焦镜头焦距输出结构的设计

根据光学设计中变倍组与补偿组的移动量与系统焦距的关系,设计了一种在变焦距镜头连续变焦时能准确输出焦距值的结构。该结构由蜗轮蜗杆驱动,以直线位移传感器为反馈元件,采用一个连接杆将直线位移传感器与变焦镜组进行固定连接来保证镜组的移动量直接反馈为位移传感器的电压值。与传统的通过齿轮传动将焦距变化反馈到旋转电位器的结构相比,该结构消除了由齿轮传动的空回、凸轮带动钉的间隙以及电位器的误差值等带来的影响。精度分析表明,采用这种高精度的直线位移传感器,加在其上的电压的变化可直接换算成焦距的变化,因此提高了焦距输出的精度。     

紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计

针对致冷型中波红外640×512凝视型焦平面探测器，设计了一个30×连续变焦光学系统。介绍了由无后固定组的变焦物镜组和中继透镜组组成的连续变焦系统的设计思路，不仅给出了系统在短焦、中焦、长焦3个位置的像质情况，还分析了反映全焦距范围内像质的离焦量和畸变。实验结果表明:该系统工作波段3.7 μm~4.8 μm，可以实现18 mm~540 mm连续变焦，全焦距范围内的离焦量都在焦深以内，长焦段最大畸变接近于0，短焦段最大畸变小于3%。该系统具有大变倍比、结构紧凑、变焦轨迹平滑、变焦行程短等优点，可用于红外光电探测和跟踪系统。     

LED阵列光源的舞台灯变焦透镜系统

 针对国内大功率LED阵列光源舞台灯具在光束角度不可变和光能利用效率低等问题,提出利用透镜组变焦原理来设计阵列光源变焦透镜系统。基于透镜组变焦原理设计了单颗LED光源的变焦透镜组,高级光学系统分析模拟软件ASAP的计算结果显示：调焦范围为0~10 mm时,出光角度（1/10峰值角）的变化范围为18.5°~38.7°,光能利用效率在调焦距离为10 mm时达到78%以上。在此基础上,将单颗LED光源的变焦透镜组扩展为Red、Green、Blue各12颗共36颗LED的变焦透镜系统,进一步分析36颗LED阵列光源在不同排布方式下的出光角度及混色效果。ASAP计算结果显示：在调焦范围与单颗LED相同的情况下,LED阵列光源变焦透镜系统的出光角度（1/10峰值角）的变化范围为21°~38.6°,且3种颜色LED交叉排列的混色效果较好。由LED阵列的计算结果可知,与国内现有的大功率LED舞台灯具相比,在出光角度的变化范围和光能利用效率方面都得到了提高。     

Design of 20 mm~200 mm zoom objective lens for polarization imaging system北大核心CSCD

The zoom objective lens is an important part of the polarization imaging system. At present, the zoom objective lens on the market is relatively expensive due to the use of more aspheric surfaces. In order to reduce the processing cost of the polarization imaging system zoom objective lens, a 20 mm~200 mm zoom objective lens for polarization imaging system was designed. By using positive group compensation method and Zemax to optimize the zoom system, the final system used only 7 spherical lenses to achieve good image quality. The modulation transfer function (MTF) is greater than 0.3 at 120 lp/mm, the distortion is less than 4%, and the cam curve of the system is smooth without breakpoints. The system tolerance analysis results show that the tolerance range is set as follows: the aperture tolerance of the lens surface is 2, the thickness tolerance of the lens or air center is ±0.02 mm, the inclination tolerance of the lens surface center is ±0.025°, the lens assembly and adjustment tolerance is ± 0.025 mm, and the lens refractive index deviation is 0.002. The tolerance setting conforms to the component processing and system assembly and adjustment process, which has a certain reference value to reduce the cost of polarization imaging system. © 2022 Editorial office of Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

自发喇曼成像法在线测量流场组分浓度(II)

 介绍了利用自发Raman散射光谱测量低压气流组分绝对浓度的方法，在流动状态下得到了不同压力下的自发喇曼散射光谱，检测最低压力为133帕；对于含N₂氧气流在已知N₂浓度时实时标定检测了O₂的绝对浓度，测量误差小于8%。     

机载轻小型中波红外连续变焦系统设计

针对制冷型320256凝视焦平面阵列探测器,设计了一套4倍中波红外连续变焦光学系统,用于轻型机载光电探测和跟踪吊舱设备。该系统由变焦物镜系统、二次成像系统和2个反射镜构成,为了避免非球面的加工及检测误差影响,本系统只使用球面。设计结果表明,系统实现了37.5 mm～150 mm的连续变焦,工作波长范围为3.7 m～4.8 m,F数为4,满足100%冷光阑效率,系统在探测器的Nyquist频率16 lp/mm处,所有焦距位置和视场的MTF均大于0.55,接近系统的衍射极限。该变焦系统总长280 mm,质量仅为110 g,具有体积小、质量轻、分辨率高、变焦轨迹简单等优点。     

Integrated fluidic adaptive zoom lens

An integrated fluidic adaptive zoom lens is demonstrated for what is believed to be the first time. A zoom lens was fabricated using an UV lithographic-galvanic-like process involving soft lithography and wafer bonding. The zooming capability of such a lens was achieved by varying the focal length instead of the distance between the lenses. A zoom ratio of greater than 2 was obtained for devices that are 8 mm thick and have a 20-mm lens diameter. Including the 30-mm image distance, the total physical length of the fluidic zoom lens was less than 43 mm. More-compact systems with a higher zoom ratio can be obtained by reduction of the aperture size.     

电场作用下的变焦非球面液滴微透镜

提出了一种制作变焦非球面液滴微透镜并在线检测其光学性能的新方法。在实时进行光学检测的条件下,选择光固化材料,利用电场作用操控液滴透镜的面形实现变焦,在检测到较好的透镜面形和聚焦状态时,采用紫外光固化技术使液滴透镜固化,可制作具有良好光学成像和聚焦性能的非球面微透镜。研制了紫外光固化非球面液滴微透镜制作平台及在线检测系统,实验观察并讨论了液滴透镜面形和聚焦光斑随电场作用的变化规律,成功实现了液滴透镜的变焦,并获得了良好的非球面面形和聚焦光斑,证明了用此方法制作高成像性能的非球面微透镜的可行性。     

大孔径变焦投影镜头设计

为了实现某一大孔径定焦投影镜头作为初始结构, 经过优化设计后成为大孔径变焦投影镜头, 根据设计目标的DMD对角线尺寸, 利用AUTOCAD对选择的定焦距系统的初始结构尺寸进行测绘, 初步选择各镜材料, 规划成5组元变焦系统, 利用各种操作数对镜头的基本参数和外形尺寸进行限制, 并合理利用2个非球面, 在光学设计软件Zemax与CODE V中往返优化, 得到一款在可见光波段内, 短焦距为14.61 mm、视场角为60°、F数为1.5, 长焦距为29.31 mm、视场角为30°、F数为1.6的变焦投影镜头。设计结果表明:各视场的传递函数(MTF)值在截至频率60 lp/mm处不低于0.46, 各焦距处的弥散角不超出1.6', 镜头具有良好的像质。该镜头系统由11块透镜和1块平行平板组成, 其中透镜2使用了非球面镜, 该镜头片数较少, 透镜折射率不高, 材料容易选择。