机载摆扫式光谱仪高转速三面摆镜设计与优化

为满足机载摆扫式光谱仪在25Hz扫描频率下工作的要求,设计了具有三面反射镜的摆镜结构。首先,计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系,通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能,设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式,通过600r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫;同时采用匀速摆扫的运动方式,降低了摆镜的控制难度,提高了系统的稳定性。然后,采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化,摆镜最终质量为5.28kg,轻量化率达到58%。最后,通过有限元仿真计算得到:摆镜在机载平台600r/min转速离心力与1 g重力的作用下,面型精度RMS值优于λ/20,基频达到1 199Hz,具有较高的力学稳定性,满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求。     

空间光学遥感器故障诊断技术

介绍了空间光学遥感器故障诊断系统结构和设计思想,列举了几种常见的空间光学遥感器故障诊断技术,比较了各自的优缺点,在此基础上提出了一种新的混合故障诊断技术,并对空间光学遥感器故障诊断技术进行了展望.     

星载成像光谱仪杂散光测量与修正

分析了星载成像光谱仪杂散光的来源和危害,研究了杂散光对此类光谱仪光谱测量精度的影响.介绍了用点扩散函数描述成像光谱仪杂散光的原理,推导了杂散光影响矩阵和杂散光修正矩阵的求解,给出了杂散光测量和修正的具体方案,并对测量和修正精度进行了分析.实验表明,基于点扩散函数的矩阵法可实现成像光谱仪杂散光的测量和修正.像元中心波长入...     

基于差分法的空间相机像移速度矢量计算

为了实现空间相机精密像移补偿,提出了一种基于差分法的空间相机像移速度矢量计算模型.首先,应用坐标变换建立空间相机对地成像模型,分析了空间相机在垂直摄影、侧摆摄影和前后摆摄影时,目标像点与成像面之间的相对运动情况.然后,根据目标像点在成像面上的匀速运动规律,提出对像点位置坐标进行差分计算求得像移速度矢量的方法.最后,对提...     

空间光谱成像仪热设计及其分析与验证

为确保空间光谱成像仪的温度水平和温度梯度满足指标要求,分析讨论了空间光谱成像仪整机热设计的特点,根据其结构特点和导热路径,给出了整机热设计方案.采用有限元数值分析方法,建立了整机热平衡方程和热分析计算模型,应用有限元热分析软件IDEAS-TMG在给定温度边界条件下进行稳态仿真分析,给出了整机热响应性能以及关键部件稳态温...     

便携式分光测色仪电路设计

为了实现对物体表面颜色的精确测量,介绍了一种基于分光光度法的颜色检测仪器的电路设计.该系统以LPC2478芯片为核心,首先控制脉冲氙灯曝光,实现对被测物体的照明,然后利用S4114-46Q光电二极管阵列对由光学系统分光产生的物体光谱信号进行分时采集,最后通过A/D转换和数据处理得到物体颜色信息,并将检测结果通过LCD显示输出.结果表明,系统功率低于5 W,单次测量时间为2 s,两次测量间隔为3 s;该设计具有测量时间短、体积小、功耗低等优点,适合应用于印染、纺织等需要现场测量的领域.     

气溶胶偏振探测仪检偏器方位角优化

非理想透镜组的偏振效应引起偏振测量系统的测量矩阵改变,导致系统最佳配置漂移.为了最大化气溶胶偏振探测仪的信噪比,利用Jones矩阵的方法计算前置光学透镜组的起偏度,并分别以系统分析矩阵的条件数和参数Tr(BBT)为优化参数对检偏器的放置角度进行优化.经过优化,得到检偏器的最佳方位角,在670 nm通道系统分析矩阵的条件数由1.836 0降为1.689 4,在1 641 nm通道系统分析矩阵的条件数由1.977 7降为1.771 4.结果表明,两种优化方法的结果基本一致,经过优化之后两个偏振测量通道的信噪比都提升10%左右.     

超光谱成像仪指向反射镜热光学特性分析

超光谱成像仪是“图谱合一“的光学遥感器,其指向反射镜位于超光谱成像仪最前端,尺寸大、热流复杂、容易受到热影响。指向反射镜的热光学特性反映指向反射镜的热适应性和热尺寸稳定性,是结构设计人员以及热设计人员关注的重要性能。鉴于此,分析了指向反射镜的工作环境,论述了指向反射镜热光学特性研究内容及技术路线。针对实例利用有限元方法和理论公式进行了热光学分析,比较了两种描述指向反射镜热光学特性的方法。结果表明:对于指向反射镜,与基于温差的描述相比,基于热功率的描述更加真实地反映指向镜的热适应性和热尺寸稳定性。     

空间链路模拟器的连续变焦光学设计

为实现对激光通信系统终端的实验室性能检测,需在实验室中采用光学方法模拟空间不同距离的激光传输。根据前置傅里叶变换镜的参数,提取了链路衰减系统的初级设计指标,并根据指标要求巧妙利用了光学放大、变焦系统级联的思想,实现可变距离的空间链路过程模拟;利用ZEMAX光学软件设计了单级3~10倍连续变焦的模拟系统,给出了单级放大率和变焦系统之间的曲线。单级系统总长309 mm,结构紧凑,全视场波像差优于0.05λ,光线能量集中。通过理论分析,四级级联可实现等效为103~105km的传输距离,从而满足大多数激光通信终端的检测要求。