红外与激光工程
2022, 51(10): 20220303
北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室,北京 100094
低轨道卫星热环境复杂恶劣,对遥感相机光机结构的热性能提出了严格要求。本文提出了一 种基于在轨温度场的光、机、热一体化仿真分析方法,以某低轨道卫星相机为例,分别采用Thermal Desktop、 MSC Patran/Nastran、 Code V 构建热分析模型、结构有限元分析模型、光学分析模型,分 析得出了相机单次成像时间内最极端工况下各反射镜的平移、倾斜及镜间距变化量等结构变形特性, 计算了光学系统 MTF 的变化,并剖析了系统传函的主要影响因素。然后从主承力结构的结构参数 出发进行了优化设计,优化结果表明主承力结构线胀系数在(5?5.5)X10「6时系统热特性最优,系统 传函满足指标要求。
低轨道 光机结构 无热化设计 光机热一体化分析 low-orbit, optical-mechanical structure, athermal MTF
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所,南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所),南京 210042
3 中国科学院大学,北京 100049
以K镜消旋系统为例,针对光机结构中多误差源耦合和误差分配的问题,采用蒙特卡洛算法进行误差分解,并提出了类粒子群优化算法,对误差源进行智能误差分配,以指导工程化的加工公差分配和结构优化极限。首先,对一套悬臂式K镜消旋系统的光机结构引起的消旋指向精度进行误差来源分析;然后,通过蒙特卡洛算法结合粒子群优化方法对误差源进行智能分配,指导K镜关键零部件的优化设计和公差分配;最后,分别利用光机耦合仿真分析法和实验装调法对设计的K镜消旋系统进行消旋指向精度分析。结果显示,仿真分析获得消旋指向精度为,实验装调最优消旋指向精度为,验证了光机结构设计方案及其误差分配方案的可行性。
误差分配 光机结构 消旋系统 耦合分析 蒙特卡洛 类粒子群优化 K镜 Error allocation Optical-mechanical structure Racemization system Coupling analysis Monate Carlo Particle swarm optimization K-mirror
西南交通大学 机械工程学院, 四川 成都 610031
该文提出了一种加装限位弹簧的机械式非线性多稳态悬臂梁压电俘能结构, 建立了该系统的机电耦合方程, 并分析该系统在简谐激励下的运动状态和俘能特性。对系统弹性恢复力及势能函数的分析表明, 加装限位弹簧可以增大弹簧刚度, 减小势能函数的势阱深度, 易于实现系统的阱间运动, 从而增大了俘能器的工作带宽。
能量采集 限位弹簧 简谐激励 机械式结构 工作宽带 energy harvesting spring stopper harmonic excitation mechanical structure operating broadband
中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
针对激光系统, 研究了一种新型激光扩束系统, 新型扩束系统采用离轴反射式光学系统。扩束设备精度和稳定性要求高, 通过材料的选择、光机结构设计、刚性设计和仿真分析计算, 保证系统精度不超过0.02 mm。扩束设备需要多轴调试, 设计多自由度调节机构, 可以实现三个轴的旋转和三个轴的平移。结果表明, 系统结构设计合理, 满足指标要求。
光机结构 高精度 多自由度 刚性分析 热分析 opto-mechanical structure high precision multi-degree of freedom rigidity analysis thermal analysis
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031;中国科学技术大学研究生院 科学岛分院,安徽 合肥 230026;先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037;皖西学院 机械与车辆工程学院,安徽 六安 237012
2 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031;中国科学技术大学研究生院 科学岛分院,安徽 合肥 230026;先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
气溶胶辐射强迫效应主要通过气溶胶与辐射相互作用(aerosol-radiation interaction, ARI)和气溶胶与云相互作用(aerosol-cloud interaction, ACI)两种途径来影响地球辐射收支平衡,联合国气候变化政府间专家委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在第五次报告指出,气溶胶与云的相互作用是最主要的不确定性辐射强迫因子之一。在云–气溶胶全球探测领域中,星载云–气溶胶遥感雷达的探测能力与发展方向对研究者们研究全球云–气溶胶分布特点越来越重要。首先对星载云–气溶胶遥感雷达技术的应用现状进行了分析,并针对典型星载云–气溶胶激光雷达(激光雷达空间技术实验LITE、正交偏振云–气溶胶激光雷达CALIPSO、云–气溶胶传输系统CATS、大气激光雷达ATLID)的探测任务、光机系统参数、结构及材料等技术特点进行了详细的分析研究;其次从工作机制、光机系统结构、应用材料和探测能力等方面对各星载云–气溶胶激光雷达系统特点进行了对比,提出星载云–气溶胶激光雷达光机系统结构设计特点与方法;最后分析了当前星载云–气溶胶激光雷达系统技术特点及发展方向,为我国发展星载云–气溶胶激光雷达提供技术方向及发展建议。
地球辐射 星载云–气溶胶激光雷达 遥感技术 光机结构 Earth’s radiation space-borne lidar for cloud-aerosol remote sensing technology opto-mechanical structure 红外与激光工程
2020, 49(8): 20190501