反射式红外多波段准直投影光学系统设计

针对红外制导半实物仿真领域的红外多波段准直投影系统的应用需求,基于同轴三反射系统的物像关系和初级像差理论,计算出系统的初始结构参数,并综合运用了光阑离轴、视场离轴和ZPL语言辅助优化等方法对同轴反射式系统进行离轴优化设计,设计出一个工作波段为1～12μm、视场为8°、焦距为360 mm、出瞳距为1 300 mm的反射式红外多波段准直投影系统。结果表明,在截止频率为10 lp/mm处,波段1～3μm的MTF0.81,波段3～5μm的MTF0.63,波段5～8μm的MTF0.42,波段8～12μm的MTF0.20,系统体积为240 mm×460 mm×307 mm,达到设计要求。     

狭缝法热像仪MTF测量影响分析

结合红外静态参数测试系统的研制,通过对热像仪调制传递函数MTF理论的成立条件——空间平移不变(LSI)性质的分析,对系统测试模型进行相应简化,并对测试条件进行限制,确保整体测试系统各部分满足基本测试条件。最后对狭缝法测量MTF参数的精度和对系统性能的要求进行了探讨,给出了测量红外热像仪MTF参数的测试步骤。     

制定光学公差中的MTF应用

应用 MTF来制定光学公差适合于大象差光学系统。MTF对结构参数的微分能够反映公差对成象质量的影响。 MTF与制造误差间的关系一般为非线性 ,本文进行了适当的处理把非线性问题转化为线性。在大批量生产中 ,制造误差近似服从正态统计规律 ,MTF也近似服从正态分布 ,因而得出了传函方差与制造误差方差之间关系式。又用实际生产的镜头为例 ,验证了上述理论与方法的正确性     

GaA1As超发光二极管的光学特性

阐述了GaAlAs超发光二极管(SLD)的光学特性,该二极管的光谱显示出大量的纵向模式。它与数值孔径为0.23、芯径为50μm的渐变折射率光纤的耦合效率约为30％。在温度T下,输出恒定光功率所需电流为:I(T)～I_0exp(T/T_2)。这里T_2～120K。还描述了超发光二极管(SLD)的一个模型。     

掺杂稀土的玻璃纤维作为红外辐射源用于景像仿真

就掺有稀土的硫化物玻璃的特性及其作为一种光源适用于红外景像仿真(IRSS)进行了报导;还就掺有Pr^3 的硫化物玻璃纤维光源和工作在3μm-5μm中波红外范围的阵列性能进行了总结;最后就掺有稀土的硫化物玻璃用作长波红外源进行了探讨。     

弹丸碰目标时的阻力及侵彻行程的分析

本文主要分析以Poncelet和Parodi阻力公式推导的弹丸对土之类介质的侵彻行程。并对这两种阻力公式之间的关系进行了分析。另外,还对美国当前使用的公式和Vieser侵彻行程公式加以介绍。弹丸与地或其它碍障物相碰时,其轴向速度因受障碍物的阻力而急剧减小,所以,位于弹体内的零件相对弹体受到很大的前冲惯性力。其表达式为F=-(m/M)ρ=-(P/G)ρ(1)式中M、C——弹丸的质量和重量; m、P——弹内零件的质量和重量; ρ——弹丸所受的障碍物阻力。从上式可以看出,要想知道弹体内的零件前冲惯性力,则必须知道弹丸碰击障碍物时所受的阻力。众所周知,阻力公式是在一定实验的基础上得到的。当前国内引信设计书籍介绍中的阻力公式有二种,一种是Poncelet阻力公式;另一种是Parodi阻力公式。这两种阻力公式之间有什么联系呢?Parodi阻力公式是怎么推导出来的?这在当前的书籍中都没有阐述。作者最近研究出了上面两个问题。     

TNT熔铸炸药内部结晶组织的数值模拟

为了探究熔铸炸药内部的微观结晶组织形貌,提高炸药柱的成型质量,采用ProCAST铸造模拟软件中的CA?FE模块对TNT熔铸炸药内部结晶组织进行了数值模拟。利用CA?FE模块中的元胞自动机,预测了不同工艺条件与TNT形核参数下药柱内部晶粒的形貌和尺寸,并通过调整熔体的形核过冷度、浇注温度和冷却速度,得出了晶粒细化工艺改进措施。结果表明:随着熔体的体形核过冷度的减小,药柱内的等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由715.5μm减小到458.5μm;随着熔体的面形核过冷度减小,药柱内部晶粒形貌没有明显变化,平均尺寸由715.5μm增加到719.2μm;随着熔体浇注温度的降低,药柱内部等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由1114.5μm减小到729.2μm;随着冷却速度的降低,药柱内部中心等轴晶区逐渐扩大,外层等轴晶区逐渐消失,晶粒平均尺寸由719.4μm增大到1149.1μm。工艺改进后,药柱内全部由细密等轴晶组成,晶粒平均尺寸为516.9μm,尺寸分布较为集中,药柱内部微观质量有较大改善。     

氧差对红外照明剂火焰辐射的影响

采用瞬变光源分光测试系统及红外测温仪测试了不同氧差下燃烧热固定的红外照明剂配方。发现在负氧情况下,随着氧差绝对值的减小,药剂燃烧的辐射温度升高,近红外(0.7~1.0μm)及可见光(0.4~0.7μm)辐射强度增大,其中近红外辐射强度增幅较大。结果说明,燃烧热固定的红外照明剂在接近零氧平衡下辐射效果较好。     

一种用于转子球表面高精度测量系统的研究

提出一种新转子球表面测量技术,用光强调制式的单光纤传感器作为测量元件,相应的灵敏度为2.5mv/μm,对该系统进行测试(在0～100μm之内)结果为精度等级优于1%,重复性优于0.5%,设计一种适用于转子表面测量的系统其测量精度达到0.005μm,以直径为38mm的实心转子球为例介绍了整个系统的组成及其工作过程,给出两种有用转子表面图形绘制法-墨克脱投影法和三维表面重现法,并给出了本转子的测量三维表面图.然后用此数据得到了一些对预测转子的某些动力学性能很有用的参数.     

微光增强型电荷耦合装置成像系统调制传递函数测量方法研究

随着微光增强型电荷耦合装置(ICCD)成像系统的广泛应用,其像质评价及测试方法日益受到人们的关注。基于离散成像系统局域等晕条件的扩展定义,本文采用狭缝离散采样+数字Fourier变换方法实现了微光ICCD成像系统调制传递函数（MTF）的测量,并结合反射式电视测试图做了一组比较实验。实验结果表明,测量方法和测量结果都是可靠的。     

单片机控制的图像稳定系统

提出了用三轴稳像棱镜组进行图像稳定的新方案，并给出了较详细的理论分析，稳像公式和三阶近似的工程稳像公式。该图像稳定系统用单片机进行计算和控制，以一对陀螺作为传感器，用步进电机作为执行元件，驱动三轴稳像棱镜组作补偿运动，形成了一光机电算综合的图像稳定装置。     

三轴自动驾驶仪设计——从线性到非线性控制策略

给出了一种三轴侧滑—转弯导弹自动驾驶仪设计，用法宇航马特拉(Matra)公司的导弹进行了模拟。比较了各种控制率，以评估其应用潜力，包括经典的线性非时变控制以及静、动态近似输入—输出的线性反馈。研究了鲁棒性，采用特殊的非线性动态控制，根据稳定性、性能及鲁棒性要求，给出了最好的结果。采用表格进行比较，解释了模拟结果。     

铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸特性的影响

为研究铝粉粒度和铝氧比对含铝炸药在密闭空间内爆炸能量输出的影响,对铝氧比为0.45和0.99,铝粉粒度分别为50 nm、5μm和50μm的RDX基含铝炸药进行了内爆炸实验。采用多点平均降噪法对压力曲线进行降噪处理获得准静态压力,指数衰减近似法获得压力衰减系数的实验数据处理方法,提出用准静态压力(p_(QS))、压力上升时间(t_(QS))和压力衰减系数(ω)三个特征量来表征含铝炸药在密闭空间内爆炸的能量输出特性。实验研究结果表明:铝氧比为0.45,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50nm的分别高0.3%和0.7%;相应的t_(QS)分别延长8.6 ms和10.0 ms。铝氧比为0.99,含50μm铝粉的p_(QS)比含5μm和含50 nm铝粉的分别高31.2%和31.9%,相应的t_(QS)分别延长9.3 ms和9.4 ms。铝粉粒度相同时,铝氧比为0.99的p_(QS)大于铝氧比0.45的p_(QS),t_(QS)亦是如此。对于任一铝氧比炸药,ω随铝粉粒度的增加而减少,对于同一铝粉粒度,ω随铝氧比增加而减少。     

基于远心镜头的高精度视觉测量仪

针对传统测量技术在特别微小、柔软、形状特异等物件测量上的不足,设计一种基于远心镜头成像及图形分析算法的视觉测量仪。对仪器的工作原理和设计思路进行了研究。介绍了测量仪整体架构、图像采集和显示处理子系统的设计方法,对远心成像技术的特点、畸变校正方法和亚像素分析等问题进行了阐述,并通过精度测试进行验证。对比结果证明:该测量仪操作简便、精度高,测量精度在3μm之内,重复测量精度在1μm之内,圆弧圆直径重复测量精度在3μm之内,能够适应各种几何尺寸的测量。     

一种新的马赫数解算方法

为了更好地测量Ma数,通过研究Ma数与总压、静压的关系式,提出一种Ma数测量的改进算法。该算法把Ma数基本测量公式进行泰勒展开并取二阶近似,再引入一个与Ma数关联的修正因子ε,得到Ma数简化解算公式,并给出了具体的解算步骤。仿真结果表明,该算法在精度和实时性上都能满足系统的要求,具有一定的实用性和推广价值。     

可见光、红外及毫米波(94GHz)的大气衰减特性

着眼于比较2个红外波段(3～5μm,8～13μm)和94GH_7毫米波段的雨衰减特性,给出了雨的模型实验结果。     

LFS-90光纤陀螺模块系统设计

LITEF光纤系统(LFS-90)是个三轴速率陀螺装置,其中包括标定要求的所有电子设备和误差补偿的数字速率输出。LFS-90的体积大约为0.5L。本文介绍了光纤陀螺的基本原理和三重轴结构,还详细地介绍了主要元件和组件装配,其中包括光源,带有集成光学基片的敏感线圈,检测器和数字锁定回路电子设备。该设备是用2套组合电路和1块专用集成电路(ASIC)加工成的。用1个数字信号处理器来实现三轴的误差补偿。LFS-90系统有1个串行数字接口。本文给出了LFS-90系统主要参数的测试数据如标度因数、偏置和随机游走等,并概述了自动测试(BITE)的原理。根据以上的测试数据,估计到将来可以衍生出各种不同精度的光纤陀螺系列。LFS-90系统构造具有在各种不同系统应用中作为核心惯性测量装置(IMU)所采用的模块设计。     

缩比固体火箭发动机实测颗粒特性

测量了使用含铝推进剂的小型二维火箭发动机中燃烧室、尾喷管和排气羽烟中粒子的粒径分布。采用了不同的喷管形状和高达4.36MPa的压强。压强低于约2.4MPa时,进入喷管的粒子多峰尺寸分布的D_(32)随压强的增大而减小。大于2.4MPa时,更高的推进剂燃速显著降低了微粒团聚作用,并提高了特征排气速度。在更高的压强下,进入喷管的粒子的D_(32)非常小(2～16μm)并且是单峰的,随压强没有明显的改变。在发动机关闭过程中,D_(32)明显比稳定燃烧过程中的大,揭示了羽烟特征改变的又一可能原因。排出微粒的D_(32)为1.2～1.6μm(伴随着2μm以下,8μm,28μm三峰分布),这与压强、喷管入口形状、出口马赫数、不完全膨胀程度或出口平面的后部配置无关。少量较大颗粒的存在表明,或者是在喷管接合部发生了微粒碰撞和/或表面影响,或者是在喷管进口处较大微粒集中在壁面附近。     

电流方式对5356-TIG增材制造组织性能的影响

采用交流钨极氩弧焊(AC-TIG)方法成形多层单道5356铝合金薄壁件,研究电流方式对堆焊结构显微组织及力学性能的影响。结果表明:无脉冲电流方式成形件结合层组织呈枝晶状,基体存在大量尺寸为50～100μm的气孔和缩孔等缺陷,沉积层由尺寸为100～150μm的粗大等轴晶组成;脉冲电流试样结合层由具有明显择优取向的细小枝晶组成,气孔尺寸减小,沉积层由尺寸为50～100μm的等轴晶组成;两种电流成形试样硬度值变化规律相似,即沉积层硬度值稳定而结合层波动剧烈,脉冲电流成形试样强塑性均高于无脉冲电流,两种试样在拉应力作用下均沿切向以韧性断裂为主,断口呈典型等轴韧窝状。结果表明:采用低频交流脉冲调质堆焊工艺,可获得最佳堆焊结构件,为实际工程应用提供理论依据及技术支撑。     

基于信杂比的高超声速飞行器红外探测谱段分析

以典型吸气巡航式和助推滑翔式两类高超声速飞行器为研究对象,采用纳维-斯托克斯(Navier-Stokes,N-S)方程和流固耦合模型计算流场分布,采用逆向蒙特卡罗方法计算高超声速飞行器本体光谱辐射特性;进一步考虑探测场景中的海面背景和临边大气背景辐射特性以及大气传输特性,基于探测信杂比分析高超声速飞行器的最优红外探测谱段。分析结果表明:在采用对地模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.1)μm、(4.2~4.4)μm、(5.2~7.8)μm 谱段;在采用临边模式探测吸气巡航式高超声速飞行器时,建议选择(3~5)μm 谱段;在采用对地模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.5~3.2)μm、(4.2~4.6)μm、(5.4~7.5)μm 谱段;在采用临边模式探测助推滑翔式高超声速飞行器时,建议选择(2.7~5.0)μm 谱段。