基于光谱干涉技术提出了一种能够同时测量玻璃厚度及折射率的方法, 该方法利用迈克尔逊光路, 通过傅里叶变换算法对光谱仪接收的干涉信号进行解算, 获取光谱干涉条纹的调制周期, 根据待测玻璃样品放入测量臂前后, 测量臂与参考臂所形成的光程差即可求出玻璃样品的几何厚度和折射率。该方法无需机械扫描延迟线并采用改进的傅里叶域下的相位提取算法, 提高了测量系统抗干扰能力, 探测速度快。实验结果表明: 对玻璃样品的厚度测量精度优于±1 ?滋m, 折射率测量精度±5×10-4。

传统的激光三角法测量玻璃厚度时,玻璃与测头的相对位置需保持固定,每当玻璃位置移动时,均需重新标定才能进行准确测量。针对这一问题,提出可自适应位移变化的玻璃厚度激光三角测量方法,玻璃在不同位置时均可以直接对玻璃厚度进行测量。首先分析当玻璃位于基准位置时,其前、后表面反射光的成像光斑间距与玻璃厚度之间的关系;其次分析当玻璃位移变化时,成像光斑间距与玻璃前表面位置、玻璃厚度之间的关系,建立数学模型,并相应地提出修正算法来消除玻璃位移变化对厚度测量的影响;最后设计了基于激光二极管-互补金属氧化物半导体(LD-CMOS)的激光三角测量系统,并采用多块已知厚度的玻璃样本进行标定和测量实验。实验结果表明,当玻璃位置在1~4.5 mm的范围内变动时,不同位置处玻璃厚度测量的绝对误差小于0.010 mm,并且相对误差均在0.5%以内。该方法实现了玻璃在不同位置时对玻璃厚度的高精度测量,无需重复标定,具有很好的实用性、灵活性和通用性。

从断裂力学的角度进行分析，在考察断裂强度的基础上，对机载多光谱相机光学窗口的厚度进行了详细的设计。相关分析解决了光学窗口厚度的工程设计问题，使光学窗口的设计更加合理可靠。同时，结合窗口工作环境，利用有限元方法计算其稳态温度场分布，再结合分析结果中的温度载荷和相关的广义力载荷，计算光学窗口在力热耦合情况下玻璃表面的变形。利用Zernike多项式对最终变形值进行拟合，得到变形后的光学窗口面形，输入到Zemax软件中，以波像差和调制传递函数(MTF)作为光学系统成像质量评价指标，分析了在这种工作环境下光学窗口变形对多光谱相机光学性能的影响。结果表明，在已知的环境条件下，窗口变形对系统成像质量的影响可以忽略。

以热光学分析为基础,对复杂环境下光学窗口的玻璃厚度进行了优化设计。对光学窗口的强度及其所处的热环境进行了分析和仿真,计算出稳态的温度场,将温度场映射到结构模型中计算了光学窗口在力-热耦合情况下的光学玻璃的变形量,结合光学窗口的折射率梯度分析和玻璃面形变化进行热光学分析,计算出了直径是350 mm的光学窗口在不同的玻璃厚度下光程的均方根(RMS)误差值,确定光学窗口的玻璃厚度为18 mm。结果表明,光学窗口既能满足强度和可靠性要求,又能在有效通光口径内满足光学指标,为窗口的设计提供了依据。