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温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法

智喜洋 王达伟 谭凡教 刘明东 王海鹏 张伟

智喜洋, 王达伟, 谭凡教, 刘明东, 王海鹏, 张伟. 温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 1-7.
引用本文: 智喜洋, 王达伟, 谭凡教, 刘明东, 王海鹏, 张伟. 温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 1-7.
Zhi Xiyang, Wang Dawei, Tan Fanjiao, Liu Mingdong, Wang Haipeng, Zhang Wei. Analytical method of temperature effects on space infrared optical system performance[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(S1): 1-7.
Citation: Zhi Xiyang, Wang Dawei, Tan Fanjiao, Liu Mingdong, Wang Haipeng, Zhang Wei. Analytical method of temperature effects on space infrared optical system performance[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(S1): 1-7.

温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法

基金项目: 

国家自然科学基金(61308100)

详细信息
    作者简介:

    智喜洋(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事光学遥感信息获取与处理、光学探测与成像技术等方面的研究。Email:zhixiyang@hit.edu.cn

    通讯作者: 谭凡教。Email:tanfanjiao@hit.edu.cn
  • 中图分类号: TN211

Analytical method of temperature effects on space infrared optical system performance

  • 摘要: 建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上,利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变,并考虑到温度对材料折射率的影响,完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型,利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律;然后从热辐射传输机理出发,建立了融入光学系统自身辐射的背景辐射计算模型,利用该模型可实现光学表面自身热辐射在像面产生辐照度的分析计算,从而提出了红外光学系统性能分析方法。最后针对实际空间红外光学系统,开展了系统性能随热控温度变化的分析实验。结果表明:当将系统热控温度设置为10 ℃时,可实现背景辐射下降48.6%的同时,光学系统MTF降低30%的应用需求。模型与方法可用于红外光学系统背景辐射水平和成像质量变化规律的研究,并应用于最佳热控温度的优化选择,为空间红外光学系统热控设计提供理论指导。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-20
  • 修回日期:  2015-11-25
  • 刊出日期:  2016-01-25

温度对空间红外光学系统性能的影响分析方法

    作者简介:

    智喜洋(1982-),男,副教授,硕士生导师,主要从事光学遥感信息获取与处理、光学探测与成像技术等方面的研究。Email:zhixiyang@hit.edu.cn

    通讯作者: 谭凡教。Email:tanfanjiao@hit.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(61308100)

  • 中图分类号: TN211

摘要: 建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上,利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变,并考虑到温度对材料折射率的影响,完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型,利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律;然后从热辐射传输机理出发,建立了融入光学系统自身辐射的背景辐射计算模型,利用该模型可实现光学表面自身热辐射在像面产生辐照度的分析计算,从而提出了红外光学系统性能分析方法。最后针对实际空间红外光学系统,开展了系统性能随热控温度变化的分析实验。结果表明:当将系统热控温度设置为10 ℃时,可实现背景辐射下降48.6%的同时,光学系统MTF降低30%的应用需求。模型与方法可用于红外光学系统背景辐射水平和成像质量变化规律的研究,并应用于最佳热控温度的优化选择,为空间红外光学系统热控设计提供理论指导。

English Abstract

参考文献 (19)

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