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高轨道准直式红外地球模拟器光学系统设计

作　者: 王航
导　师: 张国玉; 孙高飞
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 地球模拟器锗准直透镜红外光学系统可变光阑
分类号: TN219
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

高轨道准直式红外地球模拟器是红外地球敏感器的重要地面标定设备,红外地球敏感器地面标定试验精度的高低,会直接决定卫星在不同轨道高度上的工作精度。为了提高红外地球敏感器的地面测试与标定精度,文中对地球模拟器的光学系统进行研究以及优化设计。本文介绍的地球模拟器是将地球光阑放于锗准直透镜的最佳成像面上,使得通过地球光阑的光经过光学系统后,以平行光被红外地球敏感器所接受。同时根据卫星在同步轨道、更高轨道和较低轨道所使用的红外地球敏感器地面标定试验的需求,采用更换地球光阑的方案,提供了三种不同的地球张角。计算结果表明,地球模拟器边缘处成像清晰,且三种不同轨道的地球张角误差均小于±0.050。本文设计的地球模拟器可准确在实验室内模拟卫星在太空中所看到的地球,满足了地球模拟器张角标定的要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章绪论  7-14
  1.1 课题来源及研究目的意义  7-8
  1.2 地球敏感器  8-10
  1.3 国内外对地球模拟器的研究现状  10-13
  1.4 本课题的主要内容和主要技术指标  13-14
第二章高轨道准直式红外地球模拟器总体设计方案  14-21
  2.1 地球模拟器工作原理  14-15
  2.2 地球模拟器总体设计方案  15-16
  2.3 三种轨道高度下视场出射角的计算  16-18
  2.4 温控系统的总体方案设计  18-21
第三章地球模拟器光学系统设计  21-36
  3.1 锗透镜的选择,中心厚度的确定  21-26
  3.2 光学结构等参数的确定  26
  3.3 地球光阑的位置及大小  26-34
  3.4 地球模拟器的基准镜组件结构设计  34-36
第四章地球模拟器光学系统的误差分析  36-49
  4.1 地球模拟器光学系统的点列图与像差  36-37
  4.2 锗透镜像差  37-39
  4.3 地球张角偏差和光束平行度偏差的计算  39-40
  4.4 影响光学系统出射角误差以及出射光束平行度误差的因素  40-41
  4.5 地球模拟器锗透镜焦距的偏差对地球张角的影响  41-42
  4.6 孔径光阑参数偏差对地球张角误差及光束平行度的影响  42-44
  4.7 锗镜片的加工误差及光学参数的改变对地模各项指标的影响  44-47
  4.8 误差合成  47-48
  4.9 对锗光学镜片设计的分析  48-49
第五章结论  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-52

高轨道准直式红外地球模拟器光学系统设计

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