为了避免环境温度变化影响红外双波段目标模拟器的投影图像质量,对其变焦投影镜头进行了光机热分析。建立了变焦投影镜头的有限元分析模型,通过对非定常的热应力问题进行准静态处理,完成了有限元模型的热分析和静力学分析,并求解出整机随温度变化的位移云图。通过有限元数据转换算法将离散节点的坐标数据转化为矢高变形数据,利用Householder算法完成了基于Zernike多项式的镜面热变形拟合,并将拟合系数导入光学设计软件,得到了不同温度下变焦投影镜头的热分析结果。结果表明,当温度在10~30 ℃区间时,投影图像质量对整机的热变形不敏感。

分析了空间超光谱成像仪前置光学系统的热光学特性。应用有限元方法建立了模拟前置光学系统的热弹性变形模型，并进行了热弹性分析计算；用Zernike多项式拟合分析结果，求得各镜子反射面在热变形后的面型误差和相对于初始理想位置的偏移；利用光学分析设计软件Code V计算得到光学系统的像面与焦面的偏离量，即离焦量，并用多项式拟合得到其随温度变化的规律。计算结果表明，前置光学系统的像面在温度改变时会偏离焦面，离焦量与温度近似地成线性关系，当温度升高时像面最大偏移量为107.4 μm，温度降低时像面最大偏移量为106.9 μm。该分析结果可作为指导超光谱成像仪改进热控措施，进行调焦补偿的理论参考。