基于复色共焦的透明材料厚度测量系统研究

研究了基于复色共焦技术的透明材料厚度测量系统。对透明材料厚度复色共焦测量的原理进行了分析,建立了厚度测量模型,设计了实施方案,完成了各分系统的设计与调试。在实验样机平台上进行了一系列数据的测量。结果表明,所设计的复色共焦透明材料厚度检测系统的测量范围在1～20mm以内,精度在±0.005mm,测量速度在每秒2000次以上,实验表明该系统满足设计要求,可以实现透明材料快速在线高精度的检测。     

透镜中心厚度测量方法及装置的研究

基于光学共焦法测量透镜厚度的原理,设计一套快速、非接触、高精度的透镜中心厚度测量系统,并与二维移动平台机械配合。测厚系统在计算机控制下,按具体算法进行分析,最终测量出透镜的中心点。实验结果表明,本系统的测量范围不小于15mm,测量精度±1μm,满足透镜中心厚度测量精度的要求,可以有较为广泛的应用。     

彩色光谱共焦传感器误差溯源及其校准方法分析

针对国内光谱共焦传感器校准方法不统一、计量特性难以比较等问题,提出3种基于精密标准器的光谱共焦传感器校准方法,并基于此开展校准和计量特性评定.分别采用精密位移台、高精度测长仪与激光干涉仪3种标准器对光谱共焦传感器的基本误差、线性度、重复性、回程误差等参数进行校准,3种方法所测某种光谱共焦传感器的最大误差分别为2.76,...     

大相对孔径红外变焦距光学系统设计

设计了工作在8~12μm波段的非致冷红外连续变焦光学系统。该系统由4组元5片透镜组成,其中前固定组、变倍组和补偿组均只有1片透镜,后固定组为两片。焦距50~200mm,相对孔径较大,为1∶1。设计过程中编写了适用于二组元变焦系统的ZEMAX宏程序,该程序可给出凸轮曲线的数据和形状,同时使像面位置不受限于高斯光学关系,能够满足某些焦距位置离焦的要求。系统在空间频率为20lp/mm处,各个视场的MTF值均在0.4以上。     

用普通玻璃校正二级光谱

本文从分析校正二级光谱的各种途经入手,扩展了等效透镜的应用范围,提出了用普通玻璃校正二级光谱的一种设计方法,并列举了长焦距的密接平行光管物镜和三分离照相物镜的设计过程及结果。本文所述的设计方法和例题说明,无论是分离薄透镜系统,还是密接薄透镜组,用普通玻璃校正二级光谱,在不少情况下,都是可能实现的。     

大量程光学共焦跟踪式三维弹头痕迹检测仪

新研制了一种大量程光学共焦跟踪式非接触三维弹头痕迹检测仪,介绍了这个测量系统的原理、结构、控制以及实验结果.该系统采用了光学共焦跟踪式微位移器,垂直分辨率为0.01μm,测量范围为±200μm,通过量程扩展到±1000μm,它的圆周分辨率为50″,轴向步距为1.25μm.另外,还采用光学聚焦测量方法的某些措施和数字伺服来克服光学共焦跟踪式微位移传感器的短处,即形貌垂直方向的允许阶跃变化量从每步±20μm增加到每步±80μm.该系统可以完整地获取弹头发射痕迹的真实形状,提供了部分测量数据和弹头痕迹的拟实图片.     

微型固体短脉冲推力器基型样机试验研究

对微型固体短脉冲推力器基型样机进行了试验研究 .所进行的两组共 2 1发试验的技术数据表明 :所设计的推力器样机工作正常 ;瞬发点火具与高燃速推进剂的匹配性能良好 ;测试系统的动、静态性能符合测试要求 ;瞬态参数的测量结果可信 .测得的推力器的技术指标为点火延迟短于0 3ms ,总冲大于 3N·s ,平均工作时间短于 16ms     

基于CPLD的激光合成波长干涉信号处理方法

介绍了激光合成波长干涉纳米位移测量的原理,设计了基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的激光合成波长干涉纳米位移测量信号处理系统,包括信号前置处理电路的设计和CPLD信号处理模块的设计。采用VisualBasic自带的MSComm控件实现了PC机与CPLD之间的通信,对实验过程进行了实时监控。在恒温恒湿条件下,分别以5 nm和10 nm为步长进行了位移测量实验,实验结果表明:在测量镜移动0~200 nm范围内,测量结果线性相关系数分别为0.999 1和0.999 8,标准偏差分别为1.85 nm和2.54 nm,验证了所设计的信号处理系统能够实现纳米级位移测量精度的要求,具有较高的可靠性和实用性。     

发动机喷燃雾化器件尺寸与形位校准装置

正技术开发单位哈尔滨工业大学技术概述电技术开发单位提出了基于双光纤共球耦合的微位移传感方法,研制成功深微孔瞄准传感器的测量系统,解决了测头可测深度和孔径大小光学系统景深受限制的难题,可测最小孔径达φ0.1mm,深径比不大于9:1;提出了基于微焦准直的光纤微位移传感方法,研制成功深微孔瞄准传感器与测量系统,其位移放大     

声透镜波束形成和目标成像仿真与试验

为了促进具有体积小、功耗低、成像速度快等优点的透镜声呐在水下成像中的应用,选取了PMMA(polymethyl methacrylate)和PMP(polymethyl pentene)2种材料,利用混合模型设计并加工了单透镜系统和双透镜系统,对2个透镜系统分别进行了波束形成和目标成像试验研究.试验测得的焦点位置和波束图与仿真结果基本一致,从而验证了混合模型模拟透镜声场的有效性和准确性.得到了十字形和圆环2种目标的成像图,通过综合比较各种试验结果可知:PMMA是一种有效的透镜加工材料,透镜组合在缩短焦距方面具有优势,但同时增大了对声波的吸收,因此透镜组的设计要综合考虑这2方面的因素.     

基于椭圆形Monge-Ampére方程的杂散光检测系统光源特性的研究

通过对高光谱成像系统杂散光检测实验中光源部分的研究,提出了解椭圆形Monge-Ampére方程的方法来设计自由曲面透镜,并对测试光源出光分布的均匀性、准直性、稳定性进行检测研究。针对杂散光检测实验的要求,利用自由曲面透镜的特点对杂散光实验光源进行研究并改进光源特性,以此来提高杂散光检测实验的准确性和测试的可靠性,然后测试光束性能,使其满足杂散光测试的精度要求。通过实验分析,选取自由曲面透镜代替离轴三返平行光管来获得平行光,利用光线追迹软件Tracepro对系统光源进行了仿真,结果表明:利用该方法设计的光源出光分布较传统的平行光管有所改善,在正常情况下光斑均匀性能够达到85.3%,且光源的位置误差与透镜的转动误差对系统造成一定影响。     

高效大尺寸短焦距菲涅尔透镜设计

为减少聚光太阳能系统中太阳能电池面积和聚光系统体积,缩短系统纵向尺寸和降低系统成本,采用分区方法设计大口径、短焦距、高聚光比的菲涅尔透镜.把圆形或方形菲涅尔透镜分成中心区、折射区及全反射区,推导了分区法计算公式.用该方法设计了一个焦径比为0.75、聚光比为1000的高聚光比菲涅尔透镜,用Trace Pro软件对设计的菲涅尔透镜进行了光学仿真,聚光效率可达88.75%.该菲涅尔透镜具有焦距短、高聚光比、高效率、易加工等优点,可降低系统的体积及成本.     

四片式变焦距长波红外光学系统设计

针对320×240焦平面阵列探测器（像元大小25μm×25μm）,设计了一个变倍比为3倍的长波红外连续变焦光学系统,其工作波段为8~12μm,从短焦到长焦位置的F数从0.98到0.85逐渐减小,可实现焦距在45~135mm范围内连续变焦。该系统由4组元组成,每个组元仅有一片透镜;共8个面,其中5个为非球面、1个为衍射面。使用ZEMAX光学设计软件进行像质评价和优化后,在空间频率20lp/mm处,系统在整个变焦范围内MTF接近衍射极限。     

大光圈微型高清照相物镜的设计和性能分析

基于Д. C. Boпocob公式得到照相物镜的基本特征参数,通过PW法计算物镜系统的初始结构参数,设计了一款大光圈微型高清照相物镜,并在非序列仿真环境(Non Sequential Component,NSC)下对系统结构合理性进行了分析.照相物镜的光圈值F数为2.2,视场角2 w=65°,系统总长6.13 mm,有效焦距为4.5 mm.系统由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成,其中第1、3、4片透镜为正透镜,第2片透镜为负透镜,光阑面位于第1片透镜之前.优化后,各视场的均方根(RMS)半径都小于艾里斑半径,在半奈奎斯特频率处各视场的MTF值均大于0.54,畸变小于2%.系统搭配Aptina的AR8033型CMOS,可实现800万像素光学品质的微型照相物镜系统.     

磁悬浮转子位移测量传感器的研究

在磁力轴承系统中,磁悬浮转子的位移信号是控制磁力轴承稳定悬浮并能够高速旋转的重要依据,因此,位移传感器测量数据的可靠性、稳定性和精确性直接影响到磁力轴承的整体性能。针对磁悬浮转子对位移传感器的特殊要求,从理论上分析了涡流位移传感器的设计原理,并根据理论分析设计制作了传感器;还介绍了传感器的实验方法和实验步骤,并对实验结果进行了分析。     

大功率激光驱动器镜组性能影响因素分析

为了分析透镜的几何尺寸公差、透镜的装配公差和镜组在线安装公差等主要因素对惯性约束大功率激光聚变驱动器注入镜组性能的影响规律,建立了关于镜组性能影响因素的模型,并采用Matlab和光学设计分析软件对模型进行了模拟计算.通过模拟计算的数据,对注入镜组性能影响显著的要素进行了分析.分析结果表明,透镜的几何尺寸公差、装配公差和镜组在线安装公差与镜组焦距公差、波像差呈线性关系.模拟计算结果和镜组公差判据为保证镜组性能需要的制造和安装公差提供了依据.     

一种全息光栅曝光系统结构

采用双透镜组的结构引入补偿镜,使工作波长和装调波长共像面。采用有限元分析方法对机械系统的设计结果进行模态分析,结果表明,该曝光系统具有较高的波前质量和系统稳定性。     

非制冷型红外双波段连续变焦光学系统设计

为了满足同步观测、跟踪,同时探测红外中/长波两个波段信息的目标,文中采用共口径方式将红外中/长双波段融合到同一个光路中,设计了一款非制冷型大变倍比红外双波段连续变焦光学系统,引入衍射面和偶次非球面,进行像差校正,选择机械负组补偿方式进行变焦.通过光学被动式消热差方式,匹配材料及分配透镜光焦度,对双波段红外光学系统在-40~+60℃温度范围内进行了消热差设计,并对系统的像质进行了分析.研究结果表明:在不同温度,系统在两个波段下,各个视场内调制传递函数在奈奎斯特频率为20lp·mm~(-1)处均接近衍射极限,系统整体无温度离焦,像面稳定,像质良好,结构紧凑,满足使用要求.     

硅太阳电池光谱响应测试技术研究

对太阳电池光谱响应理论及测试技术的进行了研究,通过绝对光谱响应与量子效率的依赖关系,由绝对光谱响应测数据推导出了太阳电池的外量子效率。采用LabVIEW虚拟仪器技术,系统地将计算机与单色仪、锁相放大器等仪器硬件结合起来,设计了一套集成化及自动化程度较高的太阳电池光谱响应测量系统。系统扫描光谱范围为400～1200nm,步进波长最小可达1nm,可满足硅太阳电池光谱响应测试的需要。该测试系统对硅太阳电池光谱响应及偏置光源下的量子效率进行多次测试,结果表明：测量系统稳定性高,重复性能较好。     

计量型扫描显微镜中大行程纳米定位系统研制

为克服现有计量型扫描探针显微镜(SPM)测量范围小、测量速度低的不足,提出了快速共焦显微镜和SPM结合的大量程、高速、可溯源扫描显微镜,实现了一种大行程纳米定位系统,用于显微镜的扫描定位。系统包括伺服电机驱动的两维机械位移台和压电陶瓷(PZT)驱动的三维柔性铰链微动台,具有双伺服环运动控制机制,由双频激光干涉测量系统进行反馈和溯源。为抑制系统噪声,提高定位精度,设计了数字切比雪夫滤波器,将噪声减小85%。在100 mm×100 mm×20μm行程内,系统具有优于5 nm的定位精度和2 nm的分辨率。