红外二次成像无热化光学系统设计与实测

阐述了二次成像红外光学系统相比于一次成像红外光学系统而言,对温度变化更加敏感的特点及其影响,讨论了基于光学被动式无热化原理的二次成像红外光学系统的设计方法。不仅给出了设计的一个红外制冷型二次成像光学系统的实例,还对该无热化镜头进行了实际加热对比成像试验,并给出了成像测试结果。设计结果表明:该系统在-40℃～+80℃的温度范围内,像质接近衍射限,最佳像面变化量在一倍焦深范围之内,焦距变化率低,实现了光学被动式无热化。实际测试结果显示,所设计的二次成像无热化光学系统,具有良好的无热化能力,高温环境下无需调焦依然清晰成像。     

红外光学系统无热化设计研究

分析了温度对红外光学系统的影响。军用红外光学系统往往工作在温度变化较大的环境中,因此必须采取有效的温度补偿措施以减少离焦。介绍了红外光学系统无热化设计的方法及原理。根据小型红外光学系统的设计参数,提出了光学被动式无热化设计思路。试验结果表明,光学系统在0～60℃范围内可保持良好的成像效果。     

长波红外非制冷光学系统设计

由于温度变化会导致红外光学系统的成像质量变坏,因此,对于工作环境温度在-45～60℃之间的长波红外折射光学系统来说,无热化设计成为光学系统设计的难点和关键.为研究不同的无热化补偿方式的特点,分别设计了基于光学被动式无热化补偿和基于机械被动式无热化补偿的两种长波红外非制冷光学系统,对比分析了两种光学系统的优缺点,给出了选择无热化补偿方法的基本原则.     

机载复杂红外光学系统无热化补偿方法研究

为提高机载红外光学系统的环境适应性,保证红外系统在机载动态环境中能够稳定成像,提出一种无热化加权温度补偿方法,根据每个光学元件和间隔温度变化对系统成像影响程度的不同赋予不同的权重,建立在不均匀变化温度场中光学系统的加权温度补偿模型。利用光学设计软件仿真分析,工作温度在-50～+60℃范围内仿真误差<0.5%。建立了无热化光学系统的测试平台,对无热化加权温度补偿方法仿真分析结果进行实验测试。研究结果表明,加权温度补偿模型实用性强、精度高。在机载环境温度范围内,各项误差能够控制在1.5%,满足机载环境复杂红外光学系统的被动无热化的要求。     

基于硫系玻璃的中波红外光学系统无热化设计

硫系玻璃作为优良的消色差和消热差红外材料,是红外光学系统中关键光学元件的理想候选材料,文中利用硫系玻璃实现中波红外光学系统无热化设计。首先分析了温度变化对红外光学系统的影响;其次分析了常用硫系玻璃的各方面特性,并总结了硫系玻璃的优点;最后利用硫系玻璃,镜筒材料选择最常用的铝合金材料,设计了一个工作于中波红外的二次成像全球面无热化成像系统。设计结果表明:在0～100 ℃温度范围内,光学系统的成像质量优异,具有良好的无热化能力。使用硫系玻璃可实现低成本高性能中波红外光学系统。     

长波红外地平仪的无热化光学系统设计与实现

长波红外地平仪光学系统受空间应用环境的影响很大,环境温度的变化会引起光学系统的离焦效应,通过理论计算长波红外光学系统的温度适用范围,光学设计结果仿真在该温度范围内光学系统的成像质量,实际光机结构设计时考虑到光学系统的离焦补偿,实现长波红外光学系统的无热化设计.     

中波红外无热化镜头的设计与制造

无热化技术是保证工作在非设计温度下光学仪器性能的关键所在。与主动无热化技术和光学被动无热化技术相比,机械被动无热化技术在红外光学系统消热设计中具有一定的优势。在光学、机械仿真的基础上,镜头采用高膨胀系数的塑形材料以及合理的结构设计实现了无热化设计与制造。测试与试验表明,该镜头在-40 ℃~+60 ℃工作温度范围内具有良好的成像质量。     

中波红外光学系统被动无热化设计及测试

温度变化对红外光学系统的成像质量有很大影响.根据中波红外光学系统工作环境要求,分析了导致光学系统成像质量下降的主要因素.推导出同时消热差和消色差的材料组合公式,采用结构件为铝,光学材料为AMTIR-1和Ge组合消热差,设计了光学被动无热化中波红外光学系统,在-40～60℃温度范围内系统成像质量达到衍射极限,离焦量在一倍焦深以内.为实际考核集成了探测器后中波红外系统的无热效果,建立了无热化光学系统测试平台,对高温箱内的中波红外系统进行测试,采集探测器输出的数字图像,在3×3像素窗口内计算单像素的能量集中度,60℃时的单像素能量集中度下降到20℃的89.3%,测试结果表明:系统具有很好的成像质量和无热效果.     

大相对孔径变焦红外光学系统无热化设计

随环境温度变化红外镜头会产生热离焦现象,一般定焦红外光学系统可通过多种红外材料组合或引入衍射面来实现光学被动式无热化设计,而变焦红外光学系统大多是通过移动透镜组来实现机械主动式无热化设计。文中根据光学变焦原理和光学被动式无热化原理,提出一种变焦光学被动式无热化设计方法,并采用该方法设计了一种大相对孔径双视场无热化长波红外光学系统。该系统焦距为25/50 mm（变倍比为2:1）,工作波段为8~12 μm,F数为0.9,可匹配640×512,像元为17 μm×17 μm的非制冷红外焦平面阵列探测器。光学设计中采用3种红外光学材料（硫系玻璃HWS6、硒化锌和锗）组合,并引入3个偶次非球面,实现变焦无热化设计。设计结果表明:该系统在宽温度范围内具有良好的成像效果和温度自适应性,在空间频率30 lp/mm处,-50℃~80℃温度范围内各视场MTF均大于0.3。该红外光学系统结构简单、工艺良好,在红外车载领域有着广泛应用前景。     

中波红外光学系统无热化设计

介绍了无热化在红外光学系统中的作用和意义,分析了温度对光学参量的影响,探讨了无热化设计方法及光学被动式无热化基本原理.设计了一种用于320×256制冷型探测器光学被动式无热化中波红外光学系统,镜筒材料采用钛合金,光学材料为硅、锗和硒化锌组合消热差.该系统在-50~70℃温度范围内,最大离焦量小于1倍焦深,空间分辨率17 lp/mm处,光学调制传递函数(MTF)值大于0.7,比较接近衍射极限,探测器单像元内能量集中度大于84%.分析结果表明:该系统具有良好的成像质量和无热效果.     

一种新的高频泛音晶体振荡器温度补偿方法

提出了一种新的高频泛音晶体振荡器温度补偿的方法,它能克服了目前泛音晶振温补中均采用加电感和倍频的方法带来的稳定度下降和相噪恶化的缺点。该系统利用低频陶瓷振荡器的输出频率通过混频对高次泛音石英晶振进行温度补偿。系统采用微机控制开关电容阵,有利于集成。初步补偿结果表明,利用本文提出的补偿方法进行补偿的100MHz五次泛音石英晶体振荡器在0～70℃温度范围内频率-温度稳定性≤±2×10-6。     

高速光纤网络中PMD的测试和补偿

偏振色散是光纤中的一种物理现象，它导致光脉冲随着时间扩散。如果扩散（散射）量过多，邻近的光脉冲将相互交迭和干涉。当接收器不能区分邻近位时，这种干涉将表现为高误码率（BER）。随着位间隔的降低，像在高速数据网络中那样，如10Gbit/s(OC-192,STM-64)或40Gbit/s(OC-768,STM-256)，过度的PMD将严重影响网络运营，本解释怎样通过准确测量和补偿PMD把这些副作用降到最低甚至排除。     

消磁电源电磁干扰补偿技术

舰船临时线圈消磁是消除舰艇固定磁场，提高舰艇反磁探反磁性武器能力的重要措施。由于消磁工艺的特殊性，对于挂接于电网输出大功率电流脉冲的消磁电源有可能给电网造成极大的电磁污染，导致电网电压畸变。本文从探讨电网电压畸变的成因出发，着重研究了电压畸变的补偿问题，以期改善消磁电源的电磁兼容性能。     

微机械热对流倾角仪温度补偿技术研究

介绍了微机械热对流倾角仪的工作原理和结构设计,利用有限元分析软件,计算了在不同倾斜状态下二维密闭腔中点热源引起的对流场和温度场,提出了环境温度对热对流倾角仪影响的模型。根据仿真结果,在电路中增加了加热丝恒定温度控制电路,建立了基于软件的环境温度补偿算法,实现了对温度影响的补偿。经测试,环境温度从-40℃变化到60℃时,倾角仪0°输入的温度稳定性为0.07°,10°输入的温度稳定性为0.02°。     

一种全息聚束光互连元件的设计

用二步补偿法来设计全息聚束光互连元件，计算了近红外光下共面输出元件的聚束特性，聚束点尺寸为微米量级．     

色散补偿光纤的折射率剖面模型

提出了色散补偿光纤折射率剖面分布的通用模型。这一模型可用来设计色散补偿光纤的结构参数，也可用来分析纤芯折射是任意分布的匹配包层型光纤和W型光纤的传输特性，因而具有普遍的意义。     

遗传算法在PFC控制电路优化设计中的应用研究

针对标准遗传算法易发生未成熟收敛和收敛速度过慢的缺陷,提出了遗传算法的改进策略。尝试应用改进的遗传算法优化设计PFC控制电路的控制参数,在控制电路小信号模型的基础上,分析电流控制环的主要作用,选择合适的适应度函数。     

A curvature calibrated bandgap reference with base-emitter current compensating in a 0.13/tm CMOS process

In bandgap References,the effect caused by the input offset of the operational amplifier can be effectively reduced by the utilization of cascade bipolar junction transistors(BJTs).But in modern CMOS logic processes,due to the small value of β,the base-emitter path of BJTs has a significant streaming effect on the collector current,which leads to a large temperature drift for the reference voltage.To solve this problem,a base-emitter current compensating technique is proposed in a cascade BJT bandgap reference structure to calibrate the curvature of the output voltage to temperature.Experimental results based on the 0.13 μm logic CMOS process show that the reference voltage is 1.238V and the temperature coefficient is 6.2 ppm/℃ within the range of-40 to 125 ℃.     

双路激光-CCD零件尺寸动态检测仪的研制

提出了采用双路激光-CCD进行在线检测的方法,该方法采用激光三角测量原理,用双路激光-CCD同时对零件进行检测,以减小甚至消除自动输料过程中由振动或跳动等因素给零件带来的测量误差。文中给出了激光-CCD测量零件尺寸的原理,对零件运动过程中厚度尺寸的双路补偿原理进行了理论分析;设计研制了该动态检测系统;并用该系统进行了大量的实验研究,实验结果表明:该系统对动态零件的尺寸检测精度达到±0.3μm,能适用于零件在精密加工及自动化输送过程中的高精度检测,具有很好的工程实用性。