降水粒子测量光学系统设计

发布时间：2022-02-20 00:22

　　降水是气象观测上主要研究的天气现象之一,随着地面气象观测自动化以及降水观测仪器的快速发展,降水探测技术越来越成熟,其中,利用光学技术探测降水粒子的方法得到了不断的应用。本文基于光学成像基础,制定降水粒子测量光学系统的设计方案,研究探测降水粒子的光学系统的各种特性参数,结合像差及其校正方法,采用Dalsa公司的线阵CCD IL-P3（1024像素点）,利用光学设计软件ZEMAX和Code V设计了用于测量降水粒子的光学系统透镜,基于系统的使用环境,制定了除雾方案并进行了验证,与OTT Parsivel的加热方法作对比,优点是功率减小,成本降低。具体工作内容如下:1.理论研究光学系统设计的基本光学特性参数,光阑对成像的作用以及各像差特点、校正方法、像差的表达形式。2.确认传感器及其技术参数指标,使用两种方法确定透镜初始结构,一种是用解析法,依照视场或孔径等性能选择相对合适的透镜类型,结合基本像差参量与结构参数之间的关系,寻找恰当玻璃材质,求得透镜初始结构参数,作光路计算;另一种是缩放法,利用Code V自带的专利镜头搜索功能,找到跟需要设计的透镜光学特性最相近的结构,按照比例进行缩放获得透... 

【文章来源】：成都信息工程大学四川省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 国内外研究现状
        1.2.2 光学设计方法发展
    1.3 研究内容与章节安排
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 章节安排
第二章 光学基础知识
    2.1 光学特性参数
        2.1.1 焦距、相对孔径和视场角
        2.1.2 分辨率
        2.1.3 景深
    2.2 光阑
        2.2.1 孔径光阑
        2.2.2 视场光阑
    2.3 像差理论
        2.3.1 光线光路计算
        2.3.2 光学系统像差
        2.3.3 像差综述
第三章 光学系统设计
    3.1 设计原理与流程
    3.2 工具介绍
    3.3 光学特性参数要求
        3.3.1 传感器选择
        3.3.2 技术参数的确定
    3.4 外形尺寸及初始结构计算
        3.4.1 解析法求初始结构
        3.4.2 缩放法确定初始结构
    3.5 系统设计过程
        3.5.1 解析法结构优化校正
        3.5.2 公差分析
        3.5.3 非序列转换
        3.5.4 缩放法结构优化评价
    3.6 总结
第四章 除雾方案设计
    4.1 除雾方案制定
        4.1.1 判别起雾
        4.1.2 方案设计
    4.2 硬件软件设计
        4.2.1 硬件设计
        4.2.2 软件设计
    4.3 硬件软件实现
    4.4 除雾实验
    4.5 总结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者在读期间科研成果简介
致谢



本文编号：3633915