双轴跟踪系统运动规律研究

由于采用双跟踪轴的跟踪系统，多个反射镜装置使得视场坐标和探测器坐标之间有旋转关系，因此建立双跟踪轴下的目标和探测器对应的运动关系，对于实现跟踪是首要的关键工作。本文重在推导运动的规律，在实际的试验演示平台上实现捕获跟踪全过程，并对双轴多反射镜的运动规律进行了验证。     

激光靶标跟踪系统光路调整分析

激光靶标是室内激光自动跟踪实验的重要工具。关于它的结构及系统光路的调整方法,国内外都未见报导。我们在室内激光跟踪实验中,设计出了一台激光靶标。激光靶标跟踪系统如图1所示。立柱顶端固定一台电机,轴上安装靶标旋转臂,旋转面与铅垂方向成倾角E_0;激光器放在地面上,激光束经过四块棱镜反射后,射向转台旋转中心O_0。A是靶标臂上的中心反射镜,而B是端头反射镜。     

激光跟踪系统

美国欧文斯-伊里诺斯公司费克系统分公司生产了为激光跟踪（如跟踪卫星轨道和高空飞机的飞行路线等)而设计的两台定向镜中的第一台,已运往罗姆航空发展中心的空军系统司令部去安装和检验。新模型是一个两个反射镜,一米通光孔径的定向镜。它能在激光器和接收探测器保持固定时瞄准和跟踪整个半个球面。瞄准线以陀螺仪稳定,使其静态和动态的跟踪精度达到50毫弧度。方位和仰角轴反射镜,它们是陶瓷玻璃材料,直径为57吋,厚8吋,绝对平度为λ/10均方根。旋转仰角反射镜由36个膜盒组成的活动的气动系统支撑,使在改变姿态时能保持平度。     

月球望远镜的液体镜

汞的冰点为-38℃，将其放入圆形容器中并匀速旋转，使其保持抛物面形状，就制作成了一面液体反射镜，反射率达到80％。与传统玻璃反射镜相比，液体镜非常轻，成本低，便于长途运输，已经广泛用于地面望远镜中。然而由于受到大气分子和人造光源的影响地面望远镜的成像能力有很大的局限性。     

单自由度动态太阳光模拟系统的设计与控制

为了给不宜翻转安装、不宜被旋转的航天太阳跟踪产品提供模拟太阳光,提出了调整反射镜姿态的动态太阳光模拟方法,设计并实现了单自由度太阳光模拟系统。系统包括太阳模拟器、运动台、平面反射镜、编码器、光栅尺、电机和控制系统等。系统通过同时调整平面反射镜的水平位移和倾角,将模拟太阳光总是投射到航天太阳跟踪系统中的太阳敏感器处,保证了航天太阳跟踪产品在模拟太阳光照试验中完全自主运动,不被转动或翻转安装,保护了航天产品中的敏感机械组件。系统建立的光照环境贴近真实太阳光照,便于航天太阳跟踪产品调试和测试。试验结果表明,单自由度太阳光模拟系统可满足航天太阳跟踪产品的测试需求,模拟太阳光入射偏差为0.698 4 mm。     

新型快速反射镜伺服系统设计

为了满足光电跟踪系统高精度跟踪的要求,针对一种新型内外框架式快速反射镜进行了详细的伺服系统设计。首先,对新型快速反射镜进行了数学建模,采用速度环与位置环相结合的双闭环控制方法,对位置校正环节和速度校正环节进行了参数设计。其次,以DSP 为实现平台,详细阐述了快速反射镜伺服系统的硬件组成。再次,对快速反射镜伺服系统的工作模式和软件工作流程进行了详细说明。最后,为了验证快速反射镜伺服系统的性能,进行了锁零实验和跟踪实验。实验结果表明:快速反射镜锁零时响应快速且稳态误差小于0.3,跟踪时跟踪误差均方根小于7。新型快速反射镜伺服系统能够满足光电跟踪系统对快速反射镜的快速性和高精度要求。     

Michelson干涉型光纤磁场传感器稳定性研究

分析设计了采用45°法拉第旋转反射镜的Michelson干涉型磁场传感器的直流相位跟踪(PTDC)系统,并将其与采用Mach-Zehnder干涉仪的磁场传感系统进行实验比较.结果表明,所设计的直流相位跟踪系统能够很好地解决光纤偏振等引起的随机相位漂移问题.     

消除45°旋转扫描反射镜像旋转系统的研究及应用

研制了在宽波段范围内采用“Ｋ镜”来消除４５°旋转扫描反射镜像旋转的系统,并进行了理论上的推导和海洋卫星水色扫描仪的实际应用,证明该系统能很好地消除４５°旋转扫描反射镜产生的像旋转,从而提出４５°旋转扫描反射镜加“Ｋ镜”消像旋转的新扫描方式     

红外搜索跟踪系统中消旋棱镜的设计与调试

利用扫描反射镜扩大搜索范围是红外搜索跟踪系统中普遍采用的方式,扫描反射镜旋转产生的像旋可以由消旋棱镜进行消除。为得到符合实际工程需要的消旋棱镜,分析了棱镜影响系统的主要因素,并在此基础上,获得棱镜参数。为保证棱镜在系统中的正常工作,在分析棱镜装调误差的前提下,进行棱镜组件的调试。结果表明,棱镜设计与调试满足系统使用要求。     

红外干扰设备中金属反射镜的设计及工艺探讨

红外干扰设备中金属反射镜的设计及工艺探讨张北宁１、前言在红外有源干扰设备中，反射镜在汇聚能量、改变光的传播方向、获得定向输出，提高光源辐射输出利用率等方面发挥着重要作用。然而，由于辐射源的热环境和工作波段的局限性，使运用常规制造反射镜的材料及工艺都会...     

1米非模糊红外准直仪和激光跟踪器试验系统的设计

大型准直仪是为试验1米大孔径激光跟踪系统设计的。为了把大型准直仪的1米孔径减小到合理的加工尺寸,两个共焦抛物面反射镜(Mersenne)和偏离中心一米的1.4米旁轴抛物面反射镜使光瞳再成象为0.1米。在再成象光瞳附近,用两面柱面镜引进近场散焦和象散,而双轴摆动镜模拟目标运动和大气抖动。第二面抛物面反射镜用中等聚焦进一步缩小光束尺寸,以便模拟远场大气湍流和热晕。带通分光镜使进来的找有方向和光斑尺寸信息的激光束传到激光分析器,并使目标的红外辐射送到跟踪器。大的焦比便于用一个活动反射镜和固定靶标的变距装置来改变靶标图象的焦距。旋转由 K-反射镜给出。光学部件在其中致冷的冷箱,装在运输拖车的光具座上。     

基于干涉测量的Ф1.3 m非球面反射镜定心

Ф1.3 m凹椭球面反射镜是某遥感器光学系统的主镜,其定心精度要求苛刻。由于该反射镜口径大、顶点曲率半径长,利用定心仪法进行定心的实现难度大,精度低。通过分析非球面的两种偏心之间的补偿现象,可知激光跟踪仪接触测量定心的精度仅为0.15°。三坐标仪接触测量定心的精度能够达到0.005°,不过其量程受限,且在光学加工时的反复搬运会造成不便。利用Offner零位补偿检验光路进行干涉法定心,干涉法将反射镜偏心转换为检测系统波前的初级像差,同样可以达到0.005°的精度。该检测方法的误差来源主要是干涉仪焦点位置误差,是系统误差,可以通过旋转反射镜进行多次定心测量的方法予以消除。完成了该反射镜的定心,其结果与三坐标仪的测量结果对比,两种偏心的最大偏差仅为0.023 mm和0.002°。实现了大口径凹非球面反射镜的原位定心测量。     

世界最精密的机床

里弗莫尔的大型光学钻石机床(LODTM)与家庭作坊的木质机床非常相似。当锋利的车刀切割旋转表面时，两者都使得一个工件旋转。但它们最终的产品却差别很大。为实验激光制造大的、不规则的反射镜时，LODTM放在最后加工．通常无需进一步抛光反射表面。它是世界上最精密的大型机床。     

一种新型后向反射器

已经设计的后向反射器是由两块透镜和一块平面反射镜组成。优点是成本低和制造简单。虽然按设计制造的后向反射器并不那么精致,然而可制成大孔径并且十分耐用。利用反射镜上蚀刻的辐射条纹状图案,这样将能测量装有反射镜目标的转动速率。     

旋转反射镜式超声传感器的研究

针对小管道在役检测的特点，对旋转反射镜式传感器结构的不漏检条件进行了详细分析，并对单焦距超声传感器用于小管道在役检测时的相对误差进行了讨论；在超声检测分析的基础上，对旋转反射镜式传感器进行了结构设计，它由超声传感器、平面反射镜、旋转机构、微型电机和连接器等部件组成；小管道液浸超声检测室内试验表明，在适当的采样率和系统增益情况下，反射镜式超声传感器可用于小管道的在役检测。     

天文望远镜无偏消旋镜装调方案设计及验证

地平式天文望远镜在跟踪观测过程中,因方位轴与地球自转轴不重合及库徳光路中的折轴反射镜在望远镜跟踪过程中相对转动,会引入物方及像方视场旋转。传统的消旋K镜可以消除视场旋转,但会带来较大的仪器偏振,不利于望远镜实现高精度偏振测量。无偏消旋镜由5块反射镜组成,通过优化设计可以保证在消除像旋的同时减小仪器偏振,但其不规则的结构设计使装调过程面临新的挑战。针对无偏消旋镜提出双光路自准直装调方案,基于MATLAB仿真分析了镜面误差及光轴偏差对装调结果的影响,并对无偏消旋镜进行实验室装调及偏振检测。结果表明:无偏消旋镜经装调后倾斜误差可控制在15 arcsec以内,其仪器偏振明显低于传统K镜。     

基于SiC材料的空间相机非球面反射镜结构设计

针对空间相机中优质轻型光学反射镜对材料提出的要求,详细讨论了设计基于SiC材料空间反射镜的一系列问题,包括径厚比的选择、支撑点数量、轻量化结构形式、材料特性匹配等,提出了一种背部半封闭、三角形孔的轻量化形式,并设计制造了 Φ600 mm轻量化SiC反射镜实验件。抛光后反射镜面形精度优于λ/20 rms。为验证重力变形的影响,将反射镜分别旋转了90°和180°,用Zygo干涉仪检验,3个方向检测结果误差均小于λ/100 rms。在此基础上设计完成了某空间相机中的SiC非球面主镜、次镜、第三镜,结果表明基于SiC材料的反射镜在重力变形、谐振频率、热变形等方面均能满足使用要求,而且与玻璃材料相比,在很大程度上降低了重量。     

35—50nm真空紫外波段的高反射率多层膜反射镜

以快放电或可见短脉冲激光泵浦的台式Ｘ射线激光器的出现［１］使实验室规模的相干Ｘ射线实验成为可能［２～４］,实验装置中至今仍很缺乏的一个重要元件是用于操纵光束的高反射率反射镜。设计制造波长在３５～５０ｎｍ范围的反射膜层相当困难。在更短波长上,比如用Ｍｏ－Ｂｅ（λ＝１１．５ｎｍ）和Ｍｏ－Ｓｉ（λ＝１３ｎｍ）做成的多层反射镜的正入射反射率已达到６０％［５］。而这里所讨论的波段正好是落在长波范围（其固体光谱由价电子激发产生）和短波范围（其内壳电子激发具有关键重要性）之间。在这个光谱波段,既不能使用Ａｌ和…     

应用于多元探测器遥感仪的45°二维扫描镜像旋分析

航天遥感仪器中,为扩大观测范围通常采用45°反射镜扫描方案。当扫描反射镜绕轴旋转对物进行扫描时,随着反射镜的转角不同,物体反射像也将绕观测轴进行旋转。在采用多元探测器的遥感仪器中,焦平面上所成的像不允许产生像旋,否则会使各个像元所对应的视场无法配准。因此研究相应的像消旋方法,消除45°反射镜带来的像旋转,使其在采用多元探测器的遥感仪器中更好的发挥作用,已是一个十分迫切的问题。对扫描反射镜转动时,多元探测器不同像元的像旋进行分析,为像消旋提供一种方法。     

高重复率马达调Q Nd~(3+):YAG固体激光输出实现了窄脉冲

高速马达旋转反射镜做为激光 Q 开关,一般认为是慢速开关,不易提供发光时间短的窄脉冲。我们使用6万次/分的 SD60B 马达旋转反射镜做为 Q 开关,由于选定了适宜的光泵脉冲波形和宽度,使激光输出上升时间达到了小于7ns、脉冲半宽度小于12ns 的水平(用 JQS-1激