航空遥感器光学窗口光机热一体化设计

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航空遥感器光学窗口光机热一体化设计

李延伟, 杨洪波, 程志峰, 丁亚林, 张洪文, 张景国

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李延伟, 杨洪波, 程志峰, 丁亚林, 张洪文, 张景国. 航空遥感器光学窗口光机热一体化设计[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2102-2106.

引用本文:

李延伟, 杨洪波, 程志峰, 丁亚林, 张洪文, 张景国. 航空遥感器光学窗口光机热一体化设计[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2102-2106.

Li Yanwei, Yang Hongbo, Cheng Zhifeng, Ding Yalin, Zhang Hongwen, Zhang Jingguo. Thermal/structural/optical integrated design for optical window in aerial remote sensor[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(8): 2102-2106.

Citation:

Li Yanwei, Yang Hongbo, Cheng Zhifeng, Ding Yalin, Zhang Hongwen, Zhang Jingguo. Thermal/structural/optical integrated design for optical window in aerial remote sensor[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(8): 2102-2106.

航空遥感器光学窗口光机热一体化设计

1.
中国科学院航空光学成像与测量重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,
2.
吉林长春130033;
3.
中国科学院研究生院,北京100049;
4.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033

Thermal/structural/optical integrated design for optical window in aerial remote sensor

1.
Key Laboratory of Airborne Optical Imaging and Measurement,Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.
Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing
3.
100049,China;
4.
Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China

摘要: 为减小光学窗口对航空光学遥感器成像质量的影响，对光学窗口的窗口玻璃厚度进行了优化设计。根据强度理论确定了窗口玻璃最小厚度。依据纵掠平壁理论计算出光学窗口外表面的平均对流换热系数；以热光学为基础，仿真了航摄时光学窗口的瞬态温度场分布；计算了光学窗口在热-力耦合作用下不同窗口玻璃厚度时的波像差(PV 和RMS)，最终确定了矩形光学窗口(290 mm 140 mm) 的玻璃厚度为17 mm。试验结果表明：特征频率为60 lp/mm 时光学系统传递函数为0.304，并获得了稳定、清晰的航摄图像。成功实现了光学窗口的光机热一体化设计，可为其他航空光学窗口设计提供参考。
- 光学窗口 /
- 对流换热 /
- 热力耦合 /
- 光机热一体化
Abstract: Inordertoreducetheinfluenceofopticalwindowonimagingqualityinaerialremotesensor,theopticalwindowwasoptimizedinglassthickness.Theminimumthicknessofopticalwindowglasswascalculatedwithstrengththeory.Theconvectionheattransfercoefficientonoutersurfaceofopticalwindowglasswascalculatedwiththetheoryoflongitudinallysweepingplanmural.Basedonthethermalopticalanalysis,transientstatetemperaturefieldwasemulated,andtheopticalpathinpeaktovalleyvalue(PV)androotmeansquare(RMS)errorwerecalculatedunderthethermal-forcecouplingcondition. Thicknessoftheopticalwindow(290mm140mm)wasdeterminedas17mm.TheresultofpracticalapplicationshowsthattheMTFis0.304whenthecharacteristicsfrequencyis60lp/mmandthestableanddistinctimageisobtained.Thestudyresultshowsthatthermal/structural/opticalintegrateddesignforopticalwindowisachievedsuccessfully,anditprovidesareferencefortheopticalwindowdesign.
- optical window /
- convection heat transfer /
- thermal-force coupling /
- thermal/structural/optical integrated

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航空遥感器光学窗口光机热一体化设计

1. 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,

2. 吉林长春130033;

3. 中国科学院研究生院,北京100049;

4. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033

关键词:

摘要: 为减小光学窗口对航空光学遥感器成像质量的影响，对光学窗口的窗口玻璃厚度进行了优化设计。根据强度理论确定了窗口玻璃最小厚度。依据纵掠平壁理论计算出光学窗口外表面的平均对流换热系数；以热光学为基础，仿真了航摄时光学窗口的瞬态温度场分布；计算了光学窗口在热-力耦合作用下不同窗口玻璃厚度时的波像差(PV 和RMS)，最终确定了矩形光学窗口(290 mm 140 mm) 的玻璃厚度为17 mm。试验结果表明：特征频率为60 lp/mm 时光学系统传递函数为0.304，并获得了稳定、清晰的航摄图像。成功实现了光学窗口的光机热一体化设计，可为其他航空光学窗口设计提供参考。

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