红外系统温度补偿结构的研究

来源 :中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:angel190000
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本文概述了红外技术以及红外技术的应用,并介绍了国外红外搜索跟踪系统的研制现状与发展趋势。   文章系统分析了温度效应对红外光学系统成像质量的影响,其中包括光学元件的折射率随温度变化,光学元件的曲率半径、中心厚度随温度变化,镜筒材料的热效应,以及温度梯度对光学系统的影响。说明在温度的变化对红外系统的影响是非常大的。   为了减少温度对红外系统的影响,国内外提出了很多对系统温度进行补偿的方法,本文系统的介绍了这些方法以及它们各自的优缺点。其中包括机械主动式温度补偿设计,光学被动式温度补偿设计,机械被动式温度补偿设计。   随着红外系统的不断发展,对红外系统的质量的要求也越来越高,一些红外系统被要求在环境温度变化很大的范围内工作,而温度的变化会对红外系统产生严重影响。为了减少光学系统因热变形而产生离轴性误差对系统的影响,在比较国内外热补偿的方法的基础上,本文提出一种简单有效被动机械式离轴性误差的热补偿的方法,通过在光学系统中外加简单机械结构,重点是选择结构在轴向上的高度并适当选择结构的材料,利用结构本身的热膨胀,抵消光学结构的热漂移。设计完后通过对红外系统进行实体建模,并利用有限元分析软件对模型进行温度分析,得到因为CCD发热而产生的线性温度场,得到系统各个部件最高温度和最低温度,将得到的温度场加载到结构分析中,获得光学系统各个部分的热变形量。结果表明:尽管在温度场的作用下,光学系统壳体的热变形量在Z轴方向的最大正位移达到0.000116m最大负位移达到-0.000104m,透镜镜座和变倍镜座固定镜片位置附近单元体在Z轴方向的位移没有超过0.000020m.通过光学元件的支撑件本身的热膨胀有效的补偿了壳体的热漂移,数据表明这一种热补偿方式是可以用于实际工作的有效的方法。
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