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非制冷式红外变焦系统设计

作　者: 李正
导　师: 王文生
学　校: 长春理工大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 红外变焦系统光学设计联合变换相关器
分类号: TN216
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着近几年红外材料种类的增多,以及加工技术的改进,红外变焦系统无论从结构形式还是性能上都得到了极大的改善,从而在越来越多的军事领域中可以见到红外变焦系统的身影。本文设计的光学系统与联合变换相关器相结合,应用于坦克目标的探测识别。该红外变焦系统作为坦克获取图像的重要组成部分,既可以利用短焦搜索目标,也可以在长焦位置详查目标,并且具有昼夜均能够正常工作的优势。本文在综述红外变焦系统的国内外研究情况,讨论联合变换相关器的应用原理,以及详细分析变焦距光学系统的高斯解求得过程之后,根据技术要求完成了一款长波红外变焦距系统的设计。该系统在20mm-300mm的范围内连续变焦,F数为3,系统总共由7片透镜构成,共引入一片非球面。在最大截止频率为11lp/mm的时候,各焦距的MTF曲线均高于0.5,并且系统结构紧凑,总长为330mm。最后为了确保系统的可行性,进行了必要的公差分析,在给定公差范围内,像质变化在实际应用允许的范围内,能够在战争环境中很好的探测识别目标对象。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题的研究目的和意义  8
  1.2 红外光学系统概述  8
  1.3 红外变焦系统的国内外发展情况  8-12
    1.3.1 国外研究情况  9-11
    1.3.2 国内研究情况  11-12
  1.4 论文研究的内容  12-13
第二章变焦系统的理论分析  13-23
  2.1 变焦系统的基本概念及分类  13-15
    2.1.1 光学补偿方法  13-14
    2.1.2 机械补偿方法  14-15
  2.2 基于机械补偿系统的变焦原理  15-18
  2.3 基于机械补偿式变焦系统的变焦方程分析  18-20
  2.4 基于机械补偿变焦系统的高斯解分析  20-22
  2.5 小结  22-23
第三章光学相关探测识别技术的原理及应用 #]6  23-28
  3.1 联合变换相关器的发展情况  23-24
  3.2 联合变换相关器的基本理论  24-27
    3.2.1 傅里叶变换  24-25
    3.2.2 联合变换相关器的工作原理  25-27
  3.3 小结  27-28
第四章红外变焦系统自动设计  28-42
  4.1 光学系统优化设计概述  28-29
    4.1.1 优化设计相关概念  28
    4.1.2 系统优化设计过程  28-29
  4.2 20mm-300mm红外变焦系统设计  29-39
    4.2.1 主要参数的选取  29-30
    4.2.2 初始结构选取  30-33
    4.2.3 系统的优化设计  33-37
    4.2.4 设计结果评价  37-39
  4.3 系统的规划  39-40
  4.4 变焦曲线拟合  40-41
  4.5 小结  41-42
第五章公差分析  42-47
  5.1 公差分配  42-43
  5.2 系统的公差分析  43-46
  5.3 小结  46-47
总结  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-50

非制冷式红外变焦系统设计

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