低温红外目标模拟光学系统设计及反射镜制冷技术研究

发布时间：2017-06-20 10:06

  本文关键词：低温红外目标模拟光学系统设计及反射镜制冷技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：低温红外目标模拟系统主要通过模拟静态和动态目标以及真空冷背景来测试红外制导系统灵敏度等关键指标。低温红外目标模拟光学系统作为其核心,是系统研制的关键,由于系统工作在低温下,需要考虑光学系统中反射镜的制冷,反射镜表面的温度均匀性直接影响到光学系统性能的优劣。本文主要对低温红外目标模拟光学系统以及反射镜的制冷技术进行了设计与研究。首先,针对低温红外目标模拟系统的应用背景进行了光学系统的设计。在设计过程中,对低温红外目标模拟系统的总体布局进行了设计;通过对比反射式与透射式光学系统的优缺点,确定了低温红外目标模拟光学系统的结构形式,采用离轴三反射式光学系统;在光学系统的设计过程中,求取了共轴三反系统的初始结构参数以及光阑的离轴量,再利用光学设计软件对求取的参数进行优化设计,完成了低温红外目标模拟光学系统的设计。其次,对反射镜制冷技术进行了研究。结合影响反射镜材料选择的几种因素,完成了对反射镜材料的选择,确定为Al6061-T6材料;利用光学系统设计出的主镜结构参数进行了反射镜结构设计,在设计过程中,确定了反射镜的结构形式为平凹形结构,反射镜的径厚比以及反射镜的轻量化结构参数,再利用机械设计软件完成了反射镜结构的建模;对反射镜的制冷技术进行了研究,采用冷束制冷,既提高了制冷效率,也使反射镜镜面制冷更加均匀;结合反射镜实际工作状态,对反射镜的制冷技术进行了改进,提出了反射镜制冷保持技术的方法;采用光机热集成分析的方法,对反射镜制冷后的温度均匀性引起的镜面形变进行了分析验证,能够满足光学系统性能要求。
【关键词】：低温光学 离轴三反 有限元分析 冷束 制冷保持
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN216
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 低温红外目标模拟系统的研究现状9-14
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11-14
• 1.3 低温制冷技术研究现状14-17
• 1.3.1 国外研究现状15-16
• 1.3.2 国内研究现状16-17
• 1.4 研究现状分析17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第2章 低温红外目标模拟系统总体设计及热力学分析基础19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 系统总体设计19-20
• 2.3 热传导理论20-23
• 2.3.1 傅里叶定律20-21
• 2.3.2 热传导方程21-23
• 2.4 有限元理论模型分析23-28
• 2.4.1 热传导理论模型23-25
• 2.4.2 热变形有限元模型25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 低温红外目标模拟光学系统设计29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 低温红外目标模拟光学系统初始结构29-35
• 3.2.1 共轴三反系统的结构参数的求解方法29-33
• 3.2.3 共轴三反系统初始结构的确定33-34
• 3.2.4 光阑离轴量的计算34-35
• 3.3 低温红外目标模拟光学系统优化设计及像质评价35-39
• 3.3.1 光学系统的优化设计35-36
• 3.3.2 光学系统的像质评价36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 反射镜制冷技术研究40-60
• 4.1 反射镜材料的选择40-42
• 4.2 反射镜结构设计42-44
• 4.2.1 反射镜结构形式42
• 4.2.2 径厚比的选择42-43
• 4.2.3 轻量化结构参数确定43-44
• 4.2.4 反射镜轻量化结构建模44
• 4.3 反射镜的制冷技术44-51
• 4.3.1 两圈45点排布45-46
• 4.3.2 四圈45点排布46-47
• 4.3.3 渐开线交点（43点）排布47-48
• 4.3.4 改进渐开线交点（24点）排布48-49
• 4.3.5 改进渐开线交点（31点）排布49-50
• 4.3.6 改进渐开线交点（43点）排布50-51
• 4.4 反射镜制冷保持技术51-54
• 4.4.1 连接杆处冷束制冷52-53
• 4.4.2 连接杆与镜面同时冷束制冷53-54
• 4.5 光学系统性能评价54-59
• 4.5.1 刚体位移计算55-57
• 4.5.2 镜面变形拟合57-58
• 4.5.3 反射镜变形对光学系统的影响58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-68
• 致谢68

  本文关键词：低温红外目标模拟光学系统设计及反射镜制冷技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：465248