轻小型三线阵航摄仪热控设计
发布时间：2021-05-20 10:11
航空技术的高速发展使航空摄影测量设备普遍应用于军用及民用领域。航空摄影测量技术由于成本投入较少、时效性高,是获取地面信息的重要技术措施,航空相机在各个领域都有深入作用,这对其光学系统的成像质量提出了愈来愈高的要求。三线阵航摄仪是一种重要的航空摄影测量设备,以光学摄像的形式为测量技术的应用提供准确的图像信息,对提高其成像质量的研究成为急需攻关的重要课题。三线阵航摄仪搭载于无人机机舱内,主要作业环境为中低高度的对流层,其工作环境的温度受飞机飞行高度及飞行季节的影响较大,因此热扰动成为影响航摄仪成像质量及测量精度不可忽视的重要因素。对三线阵航摄仪进行光机热集成分析,考虑温度场分布的变化对光学系统的影响,并对其进行热控制系统的设计研究,具有重要的现实意义。针对无人机载航摄仪所处热学环境的多变性和复杂性,对其光学系统在多个热学环境下进行热光学分析,通过ZEMAX软件获取系统离焦量和传递函数的变化情况,得到其光学系统达到成像质量要求的温度水平范围作为热控制系统的设计指标。为保证极端低温工况下的航摄仪光学系统温度水平在指标范围内,减少航摄仪热损失量、减缓漏热速度,对隔热材料、隔热机构布局进行选取和设...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究及发展概况
1.2.1 光机热集成分析的发展现状
1.2.2 航空航天相机热控制技术的发展现状
1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第2章 热控系统指标分析
2.1 三线阵航摄仪系统介绍
2.2 热扰动环境分析
2.2.1 无人机任务热环境简介
2.2.2 外热流计算
2.3 光机热集成分析
2.3.1 有限元模型
2.3.2 光学分析模型
2.3.3 镜片面形的Zernike多项式拟合
2.4 光学系统温度敏感性分析
2.4.1 光学系统温度水平分析
2.4.2 光学系统温差分析
2.5 本章小结
第3章 被动热控设计
3.1 热控设计流程
3.2 被动热控系统设计
3.2.1 热控外筒设计
3.2.2 隔热组件设计
3.3 被动热控设计有限元分析
3.4 本章小结
第4章 热网络建模及模型修正
4.1 热网络节点模型
4.1.1 热网络节点划分
4.1.2 热损失路径分析
4.1.3 热损值计算
4.2 热物理参数灵敏度分析
4.3 模拟件热试验平台搭建
4.4 误差分析
4.5 热网络参数修正
4.6 本章小结
第5章 主动热控设计及热学试验
5.1 主动热控方案对比
5.1.1 热传导温度补偿法
5.1.2 热辐射温度补偿法
5.1.3 热辐射-强制对流温度补偿法
5.2 热控制策略
5.3 主动热控方案分析
5.3.1 热变形分析
5.3.2 热光学分析
5.4 航摄仪热控系统测试试验
5.4.1 试验条件及实验方法
5.4.2 主动热控下的瞬态热试验
5.4.3 试验结果
5.5 热成像试验
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]热像仪光机热集成分析综述[J]. 马宏川,范宏波,林宇,王磊. 红外技术. 2019(02)
[2]光机系统的一体化仿真分析[J]. 肖阳,徐文东,赵成强. 光学学报. 2016(07)
[3]激光器光学系统光机热集成分析方法[J]. 周小红,任晓明,李柱,郭建增. 强激光与粒子束. 2013(11)
[4]光机热集成分析中镜面刚体位移分离[J]. 张颖,丁振敏,赵慧洁,邹百英. 红外与激光工程. 2012(10)
[5]基于节点群整合方法的航天器热网络模型修正技术[J]. 秦文波,程惠尔. 上海交通大学学报. 2011(06)
[6]红外镜头的光机热集成分析研究[J]. 李福,阮萍,徐广州,马小龙,杨建峰,卢笛. 应用光学. 2011(03)
[7]空间相机热光学分析与试验验证[J]. 陈荣利,马臻,杨文刚,余雷,贺天兵,李英才. 光子学报. 2010(11)
[8]Zernike多项式拟合曲面中拟合精度与采样点数目研究[J]. 谢苏隆. 应用光学. 2010(06)
[9]Zernike多项式拟合用于低温光学镜头热集成分析[J]. 李其锴. 航天返回与遥感. 2010(04)
[10]航空相机物镜动态光机热分析与设计[J]. 廖靖宇,高晓东,蓝公仆,赵人杰. 光电工程. 2010(07)
博士论文
[1]光机热一体化研究及成像分析[D]. 宋席发.北京理工大学 2015
[2]光学表面频段误差对成像质量的影响研究[D]. 曾雪锋.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[3]小卫星动态传热特性分析与热控设计方法研究[D]. 张镜洋.南京航空航天大学 2012
[4]透射式红外系统热光学稳定性关键技术研究[D]. 常虹.哈尔滨工业大学 2011
[5]温度对遥感器光学系统成像质量的影响[D]. 巩盾.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
硕士论文
[1]剖分式滚滑轴承的热—结构耦合分析[D]. 舒博.华东交通大学 2018
[2]某型无人机动态温度场分析与热模型修正[D]. 邢栋.哈尔滨工业大学 2017
[3]复杂热环境下弹载成像光学系统集成分析方法研究[D]. 陈超.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于光机热集成的机械被动式消热差红外镜头设计[D]. 朱峰.昆明理工大学 2017
[5]红外镜头的光机热集成分析方法的研究[D]. 姬文晨.昆明理工大学 2016
[6]基于分形理论的光学表面误差评价方法研究[D]. 董之然.厦门大学 2014
[7]基于热网络法的行星减速器热分析[D]. 黄飞.南京航空航天大学 2011
[8]一种离轴三反系统的光机集成分析[D]. 赵瑞萍.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2010
[9]空间小型CCD相机的热分析研究[D]. 沈亮.苏州大学 2008
[10]光机热集成分析方法与技术研究[D]. 温敬阳.西安电子科技大学 2008
本文编号：3197577
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究及发展概况
1.2.1 光机热集成分析的发展现状
1.2.2 航空航天相机热控制技术的发展现状
1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第2章 热控系统指标分析
2.1 三线阵航摄仪系统介绍
2.2 热扰动环境分析
2.2.1 无人机任务热环境简介
2.2.2 外热流计算
2.3 光机热集成分析
2.3.1 有限元模型
2.3.2 光学分析模型
2.3.3 镜片面形的Zernike多项式拟合
2.4 光学系统温度敏感性分析
2.4.1 光学系统温度水平分析
2.4.2 光学系统温差分析
2.5 本章小结
第3章 被动热控设计
3.1 热控设计流程
3.2 被动热控系统设计
3.2.1 热控外筒设计
3.2.2 隔热组件设计
3.3 被动热控设计有限元分析
3.4 本章小结
第4章 热网络建模及模型修正
4.1 热网络节点模型
4.1.1 热网络节点划分
4.1.2 热损失路径分析
4.1.3 热损值计算
4.2 热物理参数灵敏度分析
4.3 模拟件热试验平台搭建
4.4 误差分析
4.5 热网络参数修正
4.6 本章小结
第5章 主动热控设计及热学试验
5.1 主动热控方案对比
5.1.1 热传导温度补偿法
5.1.2 热辐射温度补偿法
5.1.3 热辐射-强制对流温度补偿法
5.2 热控制策略
5.3 主动热控方案分析
5.3.1 热变形分析
5.3.2 热光学分析
5.4 航摄仪热控系统测试试验
5.4.1 试验条件及实验方法
5.4.2 主动热控下的瞬态热试验
5.4.3 试验结果
5.5 热成像试验
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]热像仪光机热集成分析综述[J]. 马宏川,范宏波,林宇,王磊. 红外技术. 2019(02)
[2]光机系统的一体化仿真分析[J]. 肖阳,徐文东,赵成强. 光学学报. 2016(07)
[3]激光器光学系统光机热集成分析方法[J]. 周小红,任晓明,李柱,郭建增. 强激光与粒子束. 2013(11)
[4]光机热集成分析中镜面刚体位移分离[J]. 张颖,丁振敏,赵慧洁,邹百英. 红外与激光工程. 2012(10)
[5]基于节点群整合方法的航天器热网络模型修正技术[J]. 秦文波,程惠尔. 上海交通大学学报. 2011(06)
[6]红外镜头的光机热集成分析研究[J]. 李福,阮萍,徐广州,马小龙,杨建峰,卢笛. 应用光学. 2011(03)
[7]空间相机热光学分析与试验验证[J]. 陈荣利,马臻,杨文刚,余雷,贺天兵,李英才. 光子学报. 2010(11)
[8]Zernike多项式拟合曲面中拟合精度与采样点数目研究[J]. 谢苏隆. 应用光学. 2010(06)
[9]Zernike多项式拟合用于低温光学镜头热集成分析[J]. 李其锴. 航天返回与遥感. 2010(04)
[10]航空相机物镜动态光机热分析与设计[J]. 廖靖宇,高晓东,蓝公仆,赵人杰. 光电工程. 2010(07)
博士论文
[1]光机热一体化研究及成像分析[D]. 宋席发.北京理工大学 2015
[2]光学表面频段误差对成像质量的影响研究[D]. 曾雪锋.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[3]小卫星动态传热特性分析与热控设计方法研究[D]. 张镜洋.南京航空航天大学 2012
[4]透射式红外系统热光学稳定性关键技术研究[D]. 常虹.哈尔滨工业大学 2011
[5]温度对遥感器光学系统成像质量的影响[D]. 巩盾.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
硕士论文
[1]剖分式滚滑轴承的热—结构耦合分析[D]. 舒博.华东交通大学 2018
[2]某型无人机动态温度场分析与热模型修正[D]. 邢栋.哈尔滨工业大学 2017
[3]复杂热环境下弹载成像光学系统集成分析方法研究[D]. 陈超.哈尔滨工业大学 2017
[4]基于光机热集成的机械被动式消热差红外镜头设计[D]. 朱峰.昆明理工大学 2017
[5]红外镜头的光机热集成分析方法的研究[D]. 姬文晨.昆明理工大学 2016
[6]基于分形理论的光学表面误差评价方法研究[D]. 董之然.厦门大学 2014
[7]基于热网络法的行星减速器热分析[D]. 黄飞.南京航空航天大学 2011
[8]一种离轴三反系统的光机集成分析[D]. 赵瑞萍.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2010
[9]空间小型CCD相机的热分析研究[D]. 沈亮.苏州大学 2008
[10]光机热集成分析方法与技术研究[D]. 温敬阳.西安电子科技大学 2008
本文编号：3197577
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