激光与可见光、红外三光轴瞄准偏差测试技术研究

发布时间：2020-02-08 22:54

【摘要】：近年来,随着光电技术不断提高,越来越多的现代光电测量设备趋于包含激光、电视、红外等多个光学通道,且研制多波段多通道相结合的光电系统日益成为当代光电设备的发展趋势。若多个光学系统同时瞄准某一目标进行跟踪测量时,不同光轴间因不平行性问题无法保证测量结果的一致性,从而致使光电设备对目标的观测、对准及打击等性能下降。于是,需要进一步提升多波段多光轴光电设备对目标的跟踪与攻击能力,使其完成准确搜索、观测和瞄准,故对于多光谱多光轴光电系统光轴一致性测试技术研究有着非常重要的促进作用和现实意义。本课题总结和归纳国内外光轴一致性测试技术现状及其发展趋势,通过分析、研究及对比当前几种经常使用的多光轴一致性测试方法,提出了一种适用于外场条件下可完成激光、可见光及红外光轴间的光轴一致性测试及校准的方法。该测试方法以1.0641.μm激光作为测试系统的基准光轴,通过多光谱硫化锌靶标和可见光／红外宽光谱光源相结合的方式来实现可见光及红外模拟目标,可用来进行测试系统的光轴一致性的自校准；采用摄远透射式光学结构,避免光学系统遮拦问题,改善透过率,简化测试系统体积,更好地适于外场条件下对多波段光电设备的光轴一致性的检校。针对论文中所提出的外场环境下激光、可见光及红外三光轴一致性的测试及校准方法,通过分析测试系统的工作环境和技术指标后,确定了测试光学系统的详细设计参数。论文选取摄远型光学系统为基本结构,设计了激光、可见光与长波红外波段焦距均为680mm,口径为230mm的折射式三波段共口径光学系统,且系统的轴向最大尺寸为510mm,径向最大尺寸为393mm。通过光学材料特性间的合理组合及光焦度分配,提高系统像质；并结合非球面和衍射光学元件简化系统结构。设计结果表明,长波红外系统在空间分辨率为171p/mm时,调制传递函数达到0.4。激光、可见光系统在空间分辨率1071p/mm时,调制传递函数分别达到0.3和0.5,且各系统的成像质量均达到衍射极限。经过对测试系统进行公差分析及测量不确度分析,可确保光学系统装调后的可实现性。与此同时,根据测试实验分析得知,该测试系统的红外光轴、可见光光轴与激光光轴间的一致性偏差小于10”,达到设计要求。整个测试系统符合光轴一致性测试系统自动化、轻量化的发展趋势,具有广泛的应用前景。
【图文】：

平行性,检测系统,公司

讨论和推进，例如野外测量法、激光相纸检测法Ｗ及热效应祀板测量法［１９－２１］。２００８年中逡逑国科学院叶露等人使用热鞭技术对波段进行转换，提出了测量激光与红外系统光轴间的平逡逑行性测试法［２２－２５］，如图１．２所示。２００８年中国科学院长春光机所Ｔ振勇、沈湘衡等人结合逡逑ＣＣＤ探测器，对激光测距系统与可见光系统间光轴的平行性测试进行研究［２６］。２００９年由逡逑中国科学院光电技术研究所杨文志、景洪伟等人利用ＣＣＤ实现了可见光和红外波段的光逡逑轴平行性的检测Ｐ７－２９］。２００９年由军械工程学院和７１３２０部队的骆新新、刘秉W凇叮常莸热隋义鲜褂茫茫茫钠骷岢鲆恢挚杉觳獬黾す獠饩嗷墓庵崞叫行苑椒ā＃玻埃保澳暧晌靼补ひ荡笱у义细呙鳌⑽庹裆冢矗莸热颂岢鲆惶淄獬√跫录す夤庵崦樽计畈馐韵低场２馐韵低晨杉义瞎夤庵嶙魑慰蓟迹ü范╚6标上激光光斑中也位置相对于可见光像斑中也位置的偏逡逑离，从而获取两光斑间的偏差数据，最终得到两光轴的实际瞄准偏差。２０１１年由王刚、逡逑严少齐［３５３６］等人提出一种多光谱、共光路的光轴平行性测试装置。该装置采用反射式光学逡逑结构，可进行激光与可见光、红外光轴平行性误差的测量，实现多波段光学系统各光轴间逡逑的平行性测试。２０１３年由西安工业大学高明、刘钩、吕宏【３７］等人提出一套适于外场条件逡逑下的光轴平行性校准装置。该装置可完成紫外与可见光双光轴平行性的测试及校准，很好逡逑地解决了紫外目标成像探测系统中紫外光轴与可见光双光轴间平行性失调的问题，其测量逡逑精度可达到１０＂

光谱响应曲线,红外探测器,激光波段,系统空间分辨率

（４）参考谱线的选取逡逑由于测试系统的工作波段包括：可见光波段０．４００￣０．７００｜＾１１１；激光波段１．０６４＾１１１１；红逡逑外波段８￣１２叫ｎ。图２．６、２．７分别给出了不同探测器的光谱响应曲线。逡逑’佛逦逦逦逦逡逑１４０逦：逦：ｐ＝—Ｓ：逦逡逑做－二＝＾＾＾＝逡逑色邋ｓｏ逦逦逦逦—￣■￣—Ｘ逦—逡逑：：：ｔｚｆ＝ＩＺＺ±ＸＩ２：逡逑巧—Ｊ…￣Ｉ邋Ｉ￣—１邋：｜ｉ￣￣￣＇－＾１邋１邋Ｉ逡逑４游＞逦５Ｑ０逦６００邋ｉｍ邋Ｓ００逦９００邋ＩＤＤ０逡逑（ｎｍ）逡逑图２．邋６可见光探测器光谱响应曲线逡逑煃］逦逦逦逦逦．邋Ｉ邋ｒ邋，逦■＊逦’’，：逦—逡逑游义逦逦逦衣逦逡逑焌逦逦ｊ逡逑７０％邋W ——＾邋邋逦逦逦京笔逦逦逦＾＾逡逑严二－Ｉ逡逑量邋５０＾逦＾＾逡逑。期％逦逦逦逦１逦‘，，逡逑３０％邋逦－邋Ｊ邋逦逦逦－邋逦Ｉ逦逦逡逑肌逦Ｊ逦１—逡逑１０％邋—＾邋邋逦逦逦逦逦—邋邋——邋邋邋逦逦－４逡逑０％邋邋邋Ｉ邋邋邋１邋１邋Ｉ＇ｉ＇．ｉ’邋邋邋Ｉ邋１１１邋邋Ｉ邋—邋Ｉｌｌ邋＇＂Ｉ＂＂邋邋邋１邋＂＂１邋１邋邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋邋邋，＇｝＇；＇＇邋邋逡逑３００邋４００邋￡００邋ＱＫ）邋７００邋８００邋９００邋１０００邋。诚邋１２００邋１３００邋１４００邋１留记邋１６００邋１７００邋１８００逡逑ＵｉｔＴＫｌａ（邋口耐逡逑图２．邋７红外探测器光谱响应曲线逡逑２．４．２系统空间分辨率的计算逡逑参考频率是把物体看成是由各种不同频率的谱段所构成的。对于光学系统设计而言
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN29

【参考文献】