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红外光学系统无热设计

作　者: 奚晓
导　师: 岑兆丰；李晓彤
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 红外光学系统无热设计热效应表面热辐射冷阑效率
分类号: TN21
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 7次
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内容摘要

近年来，随着科学技术的迅猛发展，特别是红外探测器技术及加工工艺的日益完善，红外系统越来越多地应用于各个领域，特别是在军事领域，红外寻的制导已经成为世界各国军事应用中重点研究和发展的精确制导项目之一。同时，随着使用环境越来越复杂，因此对红外系统性能的要求也越来越高。红外光学系统是整个红外系统中一个非常重要的组成部分，它能直接影响到整个系统的性能，而热效应又是影响红外光学系统性能的重要因素。因此对于无热效应红外光学系统的设计方法进行研究是非常有必要的。本文从两个方面分析了红外光学系统的热效应。首先，分析了温度变化对光学系统成像质量的影响，详细讨论了材料折射率、光学元件的曲率半径和厚度以及光学元件之间的空气间隔等三个方面的因素以及它们与温度的关系，并介绍了无热设计技术以消除其影响。然后，分析了光学表面发出的热辐射对系统灵敏度的影响，给出了能合理描述表面热辐射的数学模型与计算方法，编制了相应的软件，以光线光学的方法计算系统中光学表面热辐射在探测器接收面上的能量分布。最后，以两个红外光学系统为例，具体分析了温度对红外光学系统的影响，同时比较了两种得到100％冷阑效率的方法的优劣性。

全文目录

第一章概述  8-11
  §1 课题背景  8-9
  §2 红外热成像的发展  9-10
  §3 本课题的研究内容  10-11
第二章红外光学系统  11-20
  §1 红外光学系统的特点  11-12
  §2 红外光学系统的设计原则  12
  §3 红外光学系统中的一些器件和问题  12-20
    §3．1 杜瓦瓶和冷阑效率  12-15
    §3．2 红外光学系统配置选择  15-16
    §3．3 红外材料的选择  16-17
    §3．4 二元光学元件  17-20
第三章温度效应对成像质量的影响及无热技术  20-33
  §1 概述  20-21
  §2 影响因素  21-29
    §2．1 介质折射率  22-24
    §2．2 光学元件的中心厚度和折射面的曲率半径  24-28
    §2．3 光学元件之间的空气间隔  28-29
  §3 光学系统的无热设计  29-33
第四章表面热辐射分析及其软件  33-56
  §1 表面热辐射分析的数学模型  33-35
  §2 给定表面的热辐射到达像面的有效途径和热瞳的确定  35-37
  §3 用于研究表面热辐射的光线取样方案  37-47
    §3．1 光线取样的理论基础  37-40
    §3．2 表面热辐射的热瞳取样  40-43
    §3．3 表面热辐射的辐射源取样  43-45
    §3．4 光线方向及能量因子的确定  45-47
  §4 表面热辐射分析的数据处理  47-48
  §5 表面热辐射分析软件  48-56
    §5．1 软件的主要功能与基本模块  48-50
    §5．2 表面热辐射分析流程  50-51
    §5．3 软件的用户界面  51-56
      §5．3．1 主界面  51-52
      §5．3．2 基本参数设置  52-54
      §5．3．3 表面热辐射分析的设置  54
      §5．3．4 数据处理与输出  54-56
第五章实例分析  56-66
  §1 方案一  56-60
  §2 方案二  60-64
  §3 分析比较  64-66
第六章结束语  66-68
参考目录  68-73

红外光学系统无热设计

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