小型目标模拟器光机结构研究

发布时间：2023-05-06 19:11

　　在地面测试中,模拟恒星目标对星敏感器进行标定的装置为目标模拟器,随着星敏感器的快速发展,目标模拟器需要大视场、高精度、小型化来应对发展需求。本文致力于小型目标模拟器设计方法的研究,通过LCOS的光学拼接和光机结构设计来提高视场和图像分辨率并减少整机结构体积,使用光机热一体化分析为目标模拟器提供优化和修正办法。本文的工作内容主要集中于以下两个方面:(1)小型目标模拟器的光机结构设计。按照目标模拟器的技术指标和对LCOS的光学拼接,设计了一款视场大于22^o,分辨率为2048×2048的准直光学系统,并大幅度缩小了光学系统的焦距。该系统MTF曲线为0.4516,点列图质量良好,畸变小于0.2%,公差分析满足技术要求。通过对固定件安装方式和光机界面的选择,将各个透镜进行了装调,并设计了整体的机械结构。通过对LCOS的固定组件的优化,提高了LCOS的安装精度。(2)小型目标模拟器的光机热一体化分析。将设计完成的几何模型导入到Ansys Workbench中进行静力分析和模态分析,其中静力分析偏移量为1.8657e^-5mm,模态分析的最小固有频率为263...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及目的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 主要研究内容和技术指标
        1.3.1 主要设计指标
        1.3.2 系统主要研究内容
第2章 小型目标模拟器的总体设计和基本原理
    2.1 目标模拟器的总体设计
    2.2 目标模拟器工作原理
    2.3 显示器件的选取和参数确定
    2.4 准直光学系统参数
        2.4.1 光学系统焦距的确定
        2.4.2 单目标张角
        2.4.3 出瞳距离与出瞳口径
    2.5 光机热一体化技术
    2.6 有限元分析法
        2.6.1 静力学分析
        2.6.2 动力学分析
    2.7 Zernike多项式概述
    2.8 本章小结
第3章 小型目标模拟器光机结构设计
    3.1 LCOS拼接原理
        3.1.1 光学拼接方案
        3.1.2 拼接步骤
    3.2 准直光学系统设计
        3.2.1 光学系统初始结构
        3.2.2 设计优化结果
    3.3 光学系统像质评价
        3.3.1 点列图
        3.3.2 场曲和畸变
        3.3.3 波像差
        3.3.4 MTF调制传递函数
    3.4 光学系统公差分析
    3.5 光机系统的透镜安装和界面选择
        3.5.1 透镜安装固定的方式
        3.5.2 光机界面选择
    3.6 目标模拟器机械结构设计
    3.7 本章小结
第4章 光机热一体化分析
    4.1 目标模拟器的有限元分析
        4.1.1 静力分析
        4.1.2 模态分析
    4.2 目标模拟器热学分析
    4.3 基于Zernike多项式的热光学分析
        4.3.1 Zernike多项式系数方程导出
        4.3.2 Gram-Schmidt正交化方法拟合面形
        4.3.3 最小二乘法拟合面形
    4.4 目标模拟器光学性能分析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
在读硕士学位研究生期间发表的论文
致谢



本文编号：3809459