超景深鬼像仿真分析方法研究

具有确定相对孔径的光学系统只能对有限景深范围内的物体进行清晰成像。而超出景深范围的物体经过两个光学元件的两次反射之后,聚焦于探测器靶面,形成超景深鬼像光斑,大大降低了对比度。利用Code V与LightTools软件对已产生超景深鬼像的光学系统进行了仿真分析,并对产生超景深鬼像的两个光学元件表面进行了定位。仿真结果与产生的现象能够对应,证明该方法正确可行,并可用于其他光学系统。     

基于Ronchi光栅检测非球面镜系统中的杂光现象分析

为指导某600 mm口径的双曲面反射镜的加工,设计了Ronchi光栅检测系统。针对系统检测过程中存在的杂光现象,分析产生该现象的原因,并提出相应的解决方案。结果表明,在光线两次经过光栅的光路结构中,分光棱镜的剩余反射率大于5%时,像面处暗条纹的照度增大27倍,条纹明暗对比度下降,难以分辨;随着光栅剩余反射增加,条纹中心产生亮斑现象,条纹无法分辨。条纹面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加40多倍,玻璃面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加80多倍。通过优化系统结构,对分光镜与光栅进行替换与表面处理,有效解决了杂光问题,提高了像面条纹对比度。     

基于二次修正提高宽动态红外辐射测量精度

随着高超音速武器的出现,实现系统对目标从低温到高温宽动态的辐射测量是未来的发展趋势,而现在对辐射测量宽动态范围的研究相对较少。文中针对宽动态辐射测量中的平行光管和衰减片带来的误差提出了二次修正方法,进一步提高了高温红外辐射测量的目标反演的精度。为验证文中提出方法的实际效果,对基于600 mm口径的中波红外辐射测量系统进行了实验。并利用文中的方法对2%、10%、20%的辐射测量结果进行了修正,实验分析结果显示,该修正方法分别将原有的测量精度提高3.31%、3.27%、1.60%,证实修正方法可以有效地提高辐射测量的精度,具有一定的工程实践意义。     

Compensation to the output drift for cooled infrared imaging systems at various ambient temperatures

A method is proposed to compensate the output drift for cooled infrared imaging systems at various ambient temperatures. By calibrating the cryogenic infrared detector which absorbs the radiant flux of blackbody directly, the internal factors can be obtained. Then, by combining the calibration result of infrared imaging system at an arbitrary ambient temperature, the output drift can be calculated and compensated at various integration time and ambient temperatures. Experimental results indicate that the proposed method can eliminate the effect of ambient temperature fluctuation on the system output efficiently.     

全自动挂弹车相对位置测量方法

为了实现挂弹车全自动快速装填,需要精确测量挂弹车托盘与飞机挂架之间的相对位置关系,简要介绍了挂弹车的工作原理,提出了一种相对位置测量系统,详细介绍了该系统测量原理,推导出了参数测量公式,并分析了影响测量精度的因素。该系统主要由两组光学镜头、面阵CCD、激光器、合作目标及数据处理电路等组成。通过理论分析,能够实现挂弹车托盘与飞机挂架之间X、Y、Z和方位角α四维坐标的测量,X、Y方向测量精度能够达到0.73mm,Z方向测量精度能够达到7.91 mm,α方向测量精度能够达到87″。     

大气成分对中波红外地基光电系统观测的影响分析

地基光电系统白天在可见光波段对空间目标观测时,因受大气散射等因素的影响,探测能力会急剧下降。红外波段较可见光波段具有较强的大气穿透能力,因此在红外波段观测空间目标可以较好地解决白天探测的问题。利用MODTRAN模型计算了不同大气成分对中波红外透射率的影响并进行了分析,并用中波红外成像系统在地基望远镜上进行了观测。实验结果表明,中波红外探测器在白天能极限探测到7等星,平均信噪比为6.236。本研究对白天红外波段地基的空间探测具有一定参考意义。     

几种失调反射光学系统的波像差特性

为了描述失调状态下反射光学系统在整个像平面中的波像差分布特性,从而对反射光学系统进行有效的装调,对偏心和倾斜影响下的几种反射光学系统的三阶彗差和三阶像散进行了研究。首先,对失调光学系统三阶波像差的矢量形式进行了推导。然后,对失调状态下经典Cassegrain系统、Ritchey-Chrtien系统和三反射镜消像散系统三阶彗差和三阶像散的分布情况进行了分析,并且对两反射和三反射系统的装调进行了简要的讨论。使用Zernike多项式对视场中各个位置的波像差进行拟合,分离出三阶彗差和三阶像散并进行了全视场显示。理论分析与实际拟合结果一致,说明结论是正确的。     

铺层角度误差对CFRP平面反射镜面形影响研究

为了解决CFRP （carbon fiber reinforced polymer）平面反射镜在加工成型后的面形存在像散像差的问题，建立相关的理论模型以对其产生机理进行解释，并设计实验对模型进行验证。首先基于经典层合板的热效应理论，考虑到CFRP平面反射镜制造过程中存在铺层角度误差及温度变化等因素，推导了相关公式以说明当对称均衡铺层CFRP反射镜存在铺层角度误差时，在热效应的影响下会产生马鞍形的变形，即会导致面形出现像散像差。设计了相关实验，制备了两组铺层角度分别为[0 90 45-45]2s和[（0 90 45-45）s]2的反射镜样片，并利用Zygo长波红外干涉仪（=10.6 m）对样片总体面形及像散像差进行检测。实验数据显示:第一组样片像散像差的RMS值平均为0.034，第二组样片像散像差的RMS值平均为0.510。证明了铺层角度误差是使反射镜产生像散像差的主要原因之一，而且像差大小会随着反射镜弯曲刚度准各向同性的提高而减小。     

新型硫系玻璃在低成本热成像系统设计中的应用

随着非制冷红外探测器价格的不断下降,昂贵的红外光学元件成为限制非制冷红外成像系统成本的重要因素.新型硫系玻璃在3～5μm和8～14μm的大气窗口有着良好的透射性,同时具有价格低、可模压成型、折射率温度系数小等特点,较为适合非制冷红外成像系统.对常用红外材料和新型硫系玻璃的各方面特性进行比较,总结了新型硫系玻璃的优点,并使用新型硫系玻璃分别对两种温度范围的光学系统进行了设计,详细阐述了该材料在低成本热成像系统设计中的使用方法.结果表明:新型硫系玻璃既能满足光学性能,又在一定程度上解决了高成本的问题,可应用于批量生产的红外光学系统之中.     

基于神经网络的非线性大气修正实现红外目标辐射测量

红外辐射测量技术是表征目标红外特征的重要手段,而大气修正是获得目标真实辐射的必要步骤。提出了一种提高远距离目标红外辐射测量精度的非线性大气修正（NLAC）方法。该方法利用近距离标准参考源测量（NRSRM）来计算实时环境中不同位置的实际大气透过率和程辐射。相应条件下的理论大气透过率和程辐射也可以从大气辐射传输软件中获得。应用神经网络技术对两者之间的非线性关系进行拟合。因此,可以预测远距离的大气透过率和程辐射,以实现大气修正。为了进行比较,还进行了简单的线性大气修正（LAC）与线性增强大气修正（LEAC）。实验结果表明,该方法的红外辐射测量平均误差为6.45%,远低于常规方法,线性大气修正方法和线性增强大气修正,分别为16.17%,11.27%和7.44%。