光谱成像仪CCD组件热分析及验证

某型光谱成像仪是一台集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器,其光机结构、安装方式和载荷分布均呈非对称形式,整机热控十分复杂。CCD组件作为成像的重要组成部分,同时也是整机热控的难点,其热设计的好坏直接关系到成像的质量。本文着重讨论分析了某型光谱成像仪CCD组件热设计的特点,给出了相应的热设计方案,应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析,达到了热控设计的指标要求,最后通过试验对热设计方案进行了验证。     

线阵CCD光谱采集系统的自适应滤波降噪

为了便于对微型线阵CCD光谱采集系统采集的光谱数据进行分析,需要对光谱数据采集过程中出现的噪声进行降噪处理,以提高光谱数据的信噪比。首先,根据线阵CCD参数指标,设计了一种硬件降温结构,并用它对线阵CCD进行降温去噪。接着,根据递归最小二乘自适应滤波算法对采集好的水样品光谱数据进行去噪处理,然后和未去噪的水样品数据对比。实验表明,硬件电路降温去噪能够衰减线阵CCD上的暗电流噪声,使用递归最小二乘自适应滤波方法能够有效消减光谱采集系统中光谱数据的噪声。     

光谱成像仪CCD组件的热分析及验证

光谱成像仪是集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器,其成像器件CCD热设计的好坏直接关系成像的质量.本文根据CCD组件具有体积小、发热量高、升温速度快等特点,提出了CCD组件的热设计原则,解决了热设计中的关键问题,给出了相应的热设计方案.按照CCD器件的导热路径,通过简化的热阻分析模型,计算得出了CCD器件的沿程总热阻为1.291 ℃/W.应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析,分析显示其达到了热控设计的指标要求.最后对热设计方案进行了试验验证,结果表明,热设计中采用的热控方法有效控制了CCD组件工作过程中的温度过高及温升速率过快的缺点,其升温速率为0.6 ℃/min,两次试验中最高温度分别为33.6 ℃和26.2 ℃.     

基于多姿态变化相机的CCD焦面组件热设计

为了保证CCD器件处于较小的温度波动范围,针对具有多姿态变化特点的空间相机,进行了CCD焦面组件热控系统的设计。根据具有不同温度膨胀系数的材料遇热变形不同的原理设计了该热控系统的关键部件－热开关;基于轨道分析计算所得到的地球阴影数据和太阳矢量方向变化情况,考虑了相机本体的遮挡关系,并结合相机姿态变化的特点,提出了由热开关控制双辐射板散热的方案;对此热控系统进行了具体的热设计;利用I-DEAS/TMG软件建立相机的热模型并进行了计算机仿真。结果显示仅采用被动热控措施的CCD焦面温度波动12.34℃,同时采用主动、被动热控措施后减小为1.73℃。满足热控指标的要求,热设计合理、有效。     

光谱成像仪CCD组件的稳态/瞬态热分析与验证

针对光谱成像仪CCD器件温度过高产生的热噪声和暗电流会导致成像质量下降,对CCD组件进行了稳态/瞬态热分析。采用有限元数值分析方法,建立了CCD组件传热的数值模型。根据CCD组件的结构特点和导热路径,应用有限元热分析软件IDEAS-TMG建立了有限元热分析模型,在给定温度边界条件下对CCD组件进行了稳态和瞬态仿真分析。给出了CCD组件的热响应性能、组件中关键部件的稳态温度分布云图以及随时间变化的瞬态温度曲线。稳态分析结果表明,CCD器件工作过程中的平均温度水平为27.1℃;瞬态分析结果表明CCD器件在工作时的升温速率为2.5℃/min,最高温度为37.8℃。验证试验结果与数值分析结果吻合较好,验证了数值分析的正确性和温度预示的有效性。稳态试验过程中CCD器件的温度为26.8℃,瞬态试验过程中温升速率为2.4℃/min。所获得的稳态和瞬态分析结果能够满足热控指标要求,为提高CCD组件的可靠性和热设计优化提供了理论依据。     

多姿态变化相机中CCD焦面组件的热设计

为保证CCD器件处于较小的温度波动范围,针对具有多姿态变化特点的空间相机,进行了CCD焦面组件热控系统的设计.根据具有不同温度膨胀系数的材料遇热变形不同的原理,设计了该热控系统的关键部件-热开关.基于轨道分析计算所得到的地球阴影数据和太阳矢量方向变化的情况,考虑了相机本体的遮挡关系,并结合相机姿态变化的特点,提出了由热开关控制双辐射板散热的方案,对此热控系统进行了具体的热设计.利用TMG软件建立相机的热模型并进行了计算机仿真.结果显示,仅采用被动热控措施的CCD焦面组件温度波动为12.34 ℃,而同时采用主动、被动热控措施后温度波动减小为1.73 ℃,满足热控指标的要求,表明热设计合理、有效.     

空间相机大功率CCD器件的热设计与热试验

对空间相机大功率CCD器件进行了热设计以解决其散热问题,为了验证热设计的合理性进行了CCD焦面组件的热试验.首先,介绍了以传导为主要散热措施的CCD器件热设计方案,CCD器件的热量主要通过热管传递到冷源;然后,针对整个焦面组件进行了试验规划,特别对模拟冷板进行了专门设计;最后,在真空环境下进行了综合试验.试验结果显示,...     

A technique for measuring temperature and wind velocity in the ionosphere

A measuring system for studying the temperature conditions and the dynamic characteristics of the lower ionosphere has been developed on the basis of a Fabry-Perot interferometer. The parameters of an I-Pentamax512FT CCD camera, which is a component of the system, have been investigated, and a mathematical model has been created to describe the characteristics of each pixel of the CCD array and reconstruct images of interference rings at low signal-to-noise ratios. An optimal method for reconstructing the spectral line profile from a two-dimensional image of interference rings has been selected. A new algorithm for approximation of measured spectral line profiles has been developed. Using this algorithm, it is possible to find a correct solution to the problem of determining the kinetic temperature and the collective velocity of particles in radiating gas. A software package for semiautomatic data processing has been designed. The temperature and the wind velocities in the auroral zone of the thermosphere have been measured.     

基于中心复合设计的空间相机热计算参数修正

为了提高空间相机热分析计算的准确度,提出了一种基于中心复合设计的热计算参数修正方法。介绍了中心复合设计方法,对空间相机次镜及遮光罩加热区对次镜的加热效果进行了试验,并根据试验建立了有限元模型。利用中心复合设计法设计了热计算参数,将设计的参数作为不同的工况代入到有限元模型中进行计算,根据计算结果拟合出次镜最高温度、自然对流换热系数和接触传热系数的回归方程,并根据试验结果通过求解回归方程得到最终的热计算参数。最后,将求解后的参数代入到有限元模型中重新进行计算。结果表明,参数修正后的结果与试验结果一致性较好,计算和试验的相对误差为2%,该方法同样适用于其它相机的热计算参数修正。     

空间相机CCD电箱结构设计与分析

空间相机CCD电箱必须经受严酷的应用环境考验,综合考虑了空间热环境、电磁兼容性及结构轻量化的要求,对某大口径空间相机CCD电箱进行了结构设计与分析。运用计算机辅助工程分析(CAE)技术,对CCD电箱进行了线性静力分析、均匀温升分析和模态分析。分析结果表明:过载及10℃均匀温升工况下CCD电箱最大应力为77.8,远远小于材料屈服应力。结构一阶固有频率149,改进后一阶固有频率提高到281,说明电箱组件具有足够高的静动态结构刚度和热尺寸稳定性,能够满足空间应用要求。     

铸坯表面温度场测量仪的研究

基于面阵CCD(charge coupled device)的测温系统可以有效克服氧化皮对铸坯表面温度测量的干扰,近年来成为高温测量领域研究的热点。但CCD的非线性关系导致动态测温范围窄、低温段测量精度低。基于窄带带通滤光片建立了单光谱辐射CCD测温模型,据此研制了由滤光片、CCD、CCD信号处理器及DSP构成的铸坯表面温度场测量仪。通过一点标定和自适应调整光积分时间,扩展了CCD测温范围,同时改善了低温段的测量精度,使各温度段测量结果趋于等精度分布;采用4级流水线机制及DSP、工控机(industrial personal computer,IPC)2级数据处理结构,提高了系统的实时性;该仪器还具有暗电流补偿和以太网传输功能。通过黑体炉标定和现场测量,结果表明研制的测温仪满足铸坯表面温度场测量要求。     

COMPARISON AND ANALYSIS OF THREE DIFFERENT NON－CONTACTING FLAME TEMPERATURE FIELD MEASUREMENTS

A much better substitutional means is discussed to calculate the flame temperature field with the application of digital image processing technology. Three non-contacting temperature measurements are used and compared. Such as the traditional two-color temperature measurement,the CCD filtering two-color temperature measurement and the monochromatic temperature measurement. It is indicated that the CCD two-color temperature measurement is not a fully correct means because of its poor theoretical basis. The monochromatic temperature measurement acquires a relatively ideal temperature field distribution in spite of needing a reference temperature. It should be noted that the Abel transformation applied in the plasma diagnosis is for the first time introduced to solve the problem of three-dimensional flame brightness piling.     

空间遥感器电子学系统热分析

热效应是电子产品失效的主要因素。空间探测技术的发展,使电子系统单位体积容纳的电子元件越来越多,工作时的温度迅速升高,为了保证系统正常工作,必须对电子学系统进行热控制。CCD电控机箱是保证空间探测系统在规定条件下正常工作并完成各种探测任务的控制中心。针对某空间探测系统CCD电控机箱,结合其工作环境和使用要求,设计了机箱的热控方式,应用电子学热分析软件icepak模拟计算了机箱在不同工况下的温度分布情况,最终验证了机箱热控设计的合理性。     

基于激光散斑的多普勒效应实验装置设计

本系统基于散斑干涉技术。通过LabVIEW和Matlab混合编程。设计了处理数字散斑的系统。通过Matlab实现图像处理程序调用。在LabVIEW下进行散斑图像采集和图像处理参数的设定。完成散斑图的处理。本系统设计理念新颖。采用了基于CCD的非接触测量。能够实现实时测量。该系统的原理可以应用于生物医学光学成像、微小粒子测量等领域。     

镀膜基板激光测温的自动化

描写了一种新型的ＣＣＤ摄像头一计算机系统，它可以在镀膜基板激光测温的过程中跟踪光斑中心，从而测出移过光斑中心的干涉条纹数，达到镀膜基板激光测温自动化的目的。     

精密数控机床主轴系统热动态特性分析与研究

解决了因主轴热变形引起的数控机床加工精度下降的问题,建立了精密数控机床主轴径向和轴向动态热变形的计算机精细数值计算模型和主轴热误差动态预报理论模型,以期揭示温度变化对精密数控机床加工精度的影响机理,为精密数控机床综合误差补偿提供理论依据和技术支撑。本文采用理论分析、数值计算和试验研究相结合的方法,利用有限元方法的数值特点和实际工况实时测量数据的可靠性,为数控机床主轴系统热态特性研究提供理论与实际的依据。     

数控机床主轴热变形伪滞后研究及主轴热漂移在机实时补偿

为研究数控机床热变形规律,实现数控机床误差在机实时补偿,进行数控机床主轴热变形理论及试验分析,结果表明,数控机床主轴热变形与主轴温变在距热源约1/3位置存在近似线性关系,即主轴热变形存在伪滞后现象,这一结果为数控机床测温点优化布置及热误差鲁棒建模提供理论依据。为验证机床热变形伪滞后现象,对VM850加工中心主轴热漂移误差在机实时检测并建模,通过自主研发数控机床误差在线实时补偿系统对主轴热漂移误差进行实时补偿,经补偿,机床主轴热漂移误差减少90%以上,有效提高了数控机床主轴精度。     

超高压力温度状态液压油体积弹性模量测量装置故障分析

液压油的体积弹性模量和热膨胀系数是分析研究液压系统动、静态特性的两个不可或缺的重要参数。在超高压力及温度状态下,液压油就不能再视为不可压缩流体,其压缩和膨胀将对液压系统的动、静态特性产生极其重要的影响。因此,测量超高压力及超高温度状态液压油的体积弹性模量和热膨胀系数对设计研究超高压力温度液压系统有着重要的理论和实际意义。针对所设计的超高压力温度液压油体积弹性模量测量装置,结合测量过程中出现的实际问题,进行故障原因分析研究,并提出改进措施,以利于后续对不同高温高压液压油进行体积弹性模量测量研究。     

TX1600G数控镗铣加工中心滚珠丝杠热特性分析

以TX1600G数控镗铣加工中心为例,主要研究在移动热源施加条件下,不同的进给速度以及冷却液流量对系统热平衡的影响。为得到滚珠丝杠在实际工作中的状态,利用ANSYS建立丝杠的简化三维模型,施加移动热源来模拟螺母和轴承的传动热量,从而得到丝杠的温度模型,建立热误差补偿模型。结果表明,进给速度的增加可以缩短系统的热平衡时间,但热平衡温度有所升高; 冷却液可以有效地降低热平衡温度和缩短热平衡时间。热误差模型建立和温度场分析,为系统的热补偿提供必要的理论依据。     

EMBCCD的制冷系统设计

光子探测应用领域的快速发展对探测器灵敏度的要求不断提高,EMCCD（Electron-Multiplying Back illuminat-ed CCD）技术可解决目前的需求。其中降低温度能有效提高EMBCCD信噪比。设计一套制冷系统,使EMBCCD工作在稳定的低温环境。该系统以Atmega8单片为控制器,以TEC为制冷器件,用温度传感器DS18B20完成对温度信号的采集,并把采集的信号送入单片机进行处理,实时显示温度值,运用PID控制算法实现稳定低温控制。