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车载红外探测设备的扫描结构设计与应用

作　者: 孙景旭
导　师: 任建岳
学　校: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 空气质量车载隔振红外
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

伴随着人类文明的发展进步,人们赖以生存的自然生态环境遭到严重的破坏,大气污染作为其中一个重要的部分越来越受到关注。随着综合国力的不断提高和国民经济的迅猛发展,开展大气污染远距离检测[1]技术研究有着重要的现实意义和科学价值。在日益注重空气质量的今天,采用车载设备检测空气质量可以实时机动检测。针对目前红外探测设备存在入射口径小、探测距离短以及机动性差的不足,本文设计了一种车载红外远距离探测的扫描结构[2]。以该扫描结构为研究对象,开展了以下几个方面的研究工作:(1)概述了课题研究的目的和意义,阐明了空气质量探测设备的现状及研究方向,概述了本文的研究内容。(2)介绍了红外探测的一些基本理论,从理论上验证了利用被动式红外技术作为空气质量探测的可行性。(3)介绍了有限元法[3]的一般原理,针对红外探测设备车载的应用环境,介绍了系统动力学分析的基础理论。(4)进行了车载红外探测设备的结构设计。主要体现在设备结构的设计选型以及隔振设计。(5)对望远光学系统进行了静力学分析,计算结果表明相机在重力及温度载荷的工况下各反射镜满足镜面面形[4]指标。并对红外探测设备进行了模态分析[5],获得设备固有频率及振型,考核系统的动态刚度。结果表明,系统具有良好的动态稳定性和可靠性。(6)通过锤击法对红外探测设备进行了振动测试试验,得到结果与有限元分析结果对比,从而说明了所创建的有限元模型的合理性。在车载的应用环境下进行了外场试验,验证了结构的合理性。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-17
  1.1 课题研究的目的和意义  12-14
  1.2 国内外研究现状分析  14-15
    1.2.1 国内研究现状分析  14
    1.2.2 国外研究现状分析  14-15
  1.3 本文的主要研究内容  15-17
第二章红外探测基础  17-27
  2.1 红外光谱理论  17-21
    2.1.1 分子与分子光谱  18-20
    2.1.2 大气吸收理论  20-21
  2.2 红外探测理论  21-27
    2.2.1 朗伯-比尔定律  21-24
    2.2.2 多种气体组分红外吸收的简化计算  24-27
第三章有限元分析及机械振动理论  27-35
  3.1 有限元基本理论  27-28
  3.2 系统动力学分析理论  28-35
    3.2.1 模态理论  28-30
    3.2.2 频率响应分析及响应方程  30-32
    3.2.3 隔振  32-35
第四章车载红外探测设备光机结构设计  35-60
  4.1 总体方案  35-38
    4.1.1 系统功能  36-37
    4.1.2 探测原理  37-38
  4.2 光学系统设计  38-43
    4.2.1 望远光学系统  39-42
    4.2.2 瞄准系统  42-43
  4.3 机械结构  43-46
    4.3.1 整体结构  43-44
    4.3.2 光学镜筒结构  44-45
    4.3.3 升降系统  45-46
  4.4 光机扫描结构  46-56
    4.4.1 俯仰扫描系统结构  52-54
    4.4.2 方位扫描系统结构  54-56
  4.5 隔振设计  56-60
第五章反射镜结构设计与分析  60-67
  5.1 影响反射镜变形的主要因素  60-62
    5.1.1 重力因素对反射变形的影响  61-62
    5.1.2 环境温度对反射镜变形的影响  62
  5.2 静力学分析  62-63
  5.3 动力学分析  63-67
    5.3.1 模态分析  64-67
第六章试验分析  67-71
  6.1 锤击法模态测试试验  67-69
    6.1.1 误差分析  68-69
  6.2 整个设备在车载环境下的外场试验  69-71
第七章总结与展望  71-73
  7.1 全文总结  71-72
  7.2 研究工作展望  72-73
参考文献  73-76
在学期间学术成果情况  76-77
指导教师及作者简介  77-78
致谢  78

车载红外探测设备的扫描结构设计与应用

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