一种新型通用经纬仪检定装置设计

新型通用经纬仪检定装置针对平行光管结构进行了重新优化设计,具有提供瞄准目标、光电自准直和图像采集及处理三大功能.基于图像采集与处理的关键技术,通过CMOS相机光学成像系统实现分划板图像采集,利用图像处理软件解算出特征图像的中心位置,得到被测经纬仪光轴与目标光管光轴的夹角或者自准直的失准值,最终达到用图像识别和软件处理取...     

光电跟踪仪光轴一致性测量装置

设计了大口径离轴抛物面镜平行光管光学系统,研制了基于CCD图像采集处理的激光光斑中心坐标提取系统,研制了基于光栅尺的位移闭环控制系统,建立了光电跟踪仪光轴一致性参数测量装置。装置可用来测量光电跟踪仪激光发射轴、电视成像系统、红外成像跟踪系统三轴的一致性,测量不确定度为0.02mrad。     

陀螺寻北仪现场校准方法研究

针对现有车载陀螺寻北仪无法现场校准的问题,借鉴陀螺寻北仪实验室校准原理,以及使用的测量标准装置,提出用传递比较测量实现陀螺寻北仪现场校准的新方法。该方法以高精度陀螺经纬仪为传递标准,在外场对平行光管和平面镜进行引北赋值,使其作为陀螺寻北仪现场校准装置的方位角标准,进而对车载陀螺寻北仪进行校准。经实践证明,该方法准确、可行,可供陀螺寻北仪外场测试参考。     

相关光子自校准光谱辐照度测量不确定度分析

基于自发参量下转换原理产生宽波段相关光子辐射定标光源,结合传统的光谱辐照度观测仪器,提出一种新型的相关光子自校准的光谱辐照度测量方案。介绍了光谱辐照度测量原理和系统组成,开展了“通道量子效率→光谱光子数率→光谱辐射功率响应度→光谱辐照度”量值传递路径研究,建立了自校准光谱辐照度测量仪的辐射测量模型,详细分析和评估了该仪器的光谱辐照度测量不确定度。将488 nm激光经积分球、平行光管准直后作为辐照度定标光源,开展了相关光子自校准光谱辐照度测量仪与参考辐照度计的比对实验,初步验证两种测量方法的一致性优于4.2%。     

微振动成像检测光学验证系统研究

针对高分辨率空间相机的系统特性,选用平行光管系统作为光学系统,模拟来自无穷远的特征目标.运用LIGHTTOOLS软件对光路进行模拟,确定较优的光学结构.主要通过4种试验进行研究,即相机激振抖动试验,靶标运动模拟光轴抖动试验,波前畸变测量试验,离焦测量试验.通过离线图像复原对空间相机的光学误差进行分析及补偿.试验结果表明,在未给相机施加激振的情况下,经过平行光管系统输出,相机成像出的40LP·mm-1（LP表示线对）及20LP·mm-1清晰,满足微振动成像检测试验要求.在微振动成像检测试验中,波前像差达到0.21λ（RMS<λ/4）,1.28λ（PV）以及0.23λ（RMS<λ/4）,1.34λ（PV）时,该平行光管系统成像均可满足复原软件处理需求,可以有效应用于微振动成像检测系统并具有验证微振动成像检测试验的能力.      

100kHz~1MHz频率范围水听器灵敏度激光法校准及其验证

激光法校准水听器灵敏度是一种绝对校准方法，本文介绍了激光法水声声压校准装置的校准原理及主要系统构成，采用激光法对TC4034和BK8103水听器的灵敏度在100kHz~1MHz频率范围进行了校准实验研究，分析了激光法校准装置的测量不确定度，校准结果与三换能器互易法对校准结果进行了对比。结果表明两种校准方法的结果总体上是一致的，校准结果偏差小于两套装置的合成不确定度。本文对导致二者之间偏差的原因进行了分析。     

100kHz~1MHz频率范围水听器灵敏度激光法校准及其验证

激光法校准水听器灵敏度是一种绝对校准方法，本文介绍了激光法水声声压校准装置的校准原理及主要系统构成，采用激光法对TC4034和BK8103水听器的灵敏度在100kHz~1MHz频率范围进行了校准实验研究，分析了激光法校准装置的测量不确定度，校准结果与三换能器互易法对校准结果进行了对比。结果表明两种校准方法的结果总体上是一致的，校准结果偏差小于两套装置的合成不确定度。本文对导致二者之间偏差的原因进行了分析。     

面对面平行度误差的数学模型

简要地叙述了面对面平行度误差的正交最小二乘评定法和最小条件评定法,并分别建立了评定面对面平行度误差的数学模型。该原理可扩展到其他平行度误差的评定。     

光时域反射计校准及其测量不确定度分析

介绍了光通信网路中应用非常广泛的光纤时域反射计(OTDR)的基本工作原理,主要技术参数及其校准方法;在OTDR的诸多技术参数中只有位置/距离、损耗和中心波长具有计量溯源校准性质,目前对OTDR位置/距离、损耗/衰减的校准方法主要采用标准光纤法,中心波长的校准采用光谱仪直接测量。由于标准光纤法对OTDR的校准状况和实际应用状况相同,因此易于进行量值的传递和比对。文中详细阐述了标准光纤法校准OTDR的技术原理、测量标准设计和组成,给出了测量结果,并对测量结果进行了不确定度分析,该测量标准自建立以来,已为国内多家单位近千台的OTDR提供了校准服务,标准的建立已经获得了较好的经济效益和广泛社会意义。     

匀速升降温激励法温度传感器校准技术研究

为了对温度传感器进行便捷、快速、高效的温度校准,介绍了一种新的温度传感器校准技术,基于该校准技术方法设计了校准炉体,利用数值热分析优化了校准炉体的结构,并分析了校准炉体产生的不确定度分量对校准结果的影响。研究结果满足当前温度传感器校准需求。匀速升降温激励法快速校准技术在测量方法上具有新颖性和创新性,这项技术的成熟和实用普及为温度计量提供全新、高效地校准方法和技术途径。     

恒星地球模拟器的光学系统设计与精度模拟分析研究

为实现对敏感器的地面标定与精度测试, 需研制一套恒星地球模拟器, 要求其星间角距模拟精度优于10", 地球张角模拟精度优于0.05°. 通过设计高精度准直光学系统与高精度紫外准直光学系统, 实现了对星点位置与地球图像的无穷远距离模拟; 提出了星点位置模拟误差修正方法与地球图形模拟误差修正方法, 提高星间角距和地球张角的模拟精度.实测星间角距与地球张角模拟结果表明, 该模拟器的星间角距模拟精度优于10", 地球张角模拟精度优于0.02°.      

离轴反射式星敏感器地面标定设备光学系统设计

在星敏感器随航天器升空完成姿态测量任务之前,需在地面对其进行标定试验.为满足星敏感器更高精度标定要求,针对常规地面标定设备光学结构在应对大口径、长焦距、宽光谱需求时存在的弊端,设计了一种离轴光管作为准直光学系统,研究了离轴光管装调方法,并对像质进行了评价.重点研究了一套照明系统对星点亮度进行精确控制,采用LED阵列式背光板为光源,并利用照度计对光源亮度进行多次测试,测得的数据表明可对7个连续星等进行模拟,相邻星等间亮度模拟误差小于0.8%.所设计的光学系统可为研制深空探测星敏感器提供地面标定基础.      

星敏感器姿态测量相对基准偏差在轨标校方法研究

摘要： 对航天器星敏感间姿态测量基准偏差在轨标校及性能评估问题进行研究.建立包含敏感器安装误差与测量误差的星敏感器模型,针对两种不同形式的安装误差模型,推导出相应的观测方程,基于卡尔曼滤波方法设计相对基准偏差估计器,并比较分析两种估计器实际应用特点.然后针对在轨实际应用,给出一种基于敏感器光轴夹角的标校性能评估方法,通过数学仿真验证星敏感器相对基准偏差的标校的有效性,并基于在轨数据的标校应用获取相对基准偏差在轨特性.     

远距离准直方法探讨

准直是指保证光学轴线间的平行,或光学轴线与基面垂直的测量过程,常用于火箭发射时的瞄准和重型机械制造中平行度、垂直度等几何要求的测量。本文论述了平行光准直法、平行光自准直法、投射法、瞄标记准直法、光电法等远距离准直方法,并分析了其原理、特点、应用、测量精度及其发展趋势。     

一种重力卫星质心在轨标定算法

针对重力卫星质心在轨标定问题,提出了一种将预测滤波与卡尔曼滤波相结合的标定算法。该算法首先利用磁力矩器产生一个明显大于干扰力矩的周期性力矩作用于卫星上,然后利用陀螺数据实现了卫星角加速度的预测滤波估计,并通过静电加速度计信息设计卡尔曼滤波器,实现卫星质心的标定;最后进行了数学仿真,仿真结果表明该算法针对卫星的角加速度及质心位置能够实时估计,三轴最佳标定精度分别为[0.0628 0.0324 0.0414]mm,实现了卫星质心较为精确的标定。     

静电场仪校准系统的设计及仿真研究

静电场仪的精确校准对提高卫星在轨电场探测精度、保障卫星安全发射升空、精确预测雷电等具有重要意义。针对电场仪校准的需要，设计了平行极板电容式静态电场仪校准装置。利用三维电磁场仿真软件CST对标准静电场发生装置进行数值仿真，研究了校准箱内部及边缘处的静电场分布特点，分析标准极板直径和间距对边缘效应的影响，结合极板平行度对电场均匀性的影响分析，确定了校准过程中电场仪探头的最佳位置，实现静电场仪校准装置的最优化设计。     

静电场仪校准系统的设计及仿真研究

静电场仪的精确校准对提高卫星在轨电场探测精度、保障卫星安全发射升空、精确预测雷电等具有重要意义。针对电场仪校准的需要,设计了平行极板电容式静态电场仪校准装置。利用三维电磁场仿真软件CST对标准静电场发生装置进行数值仿真,研究了校准箱内部及边缘处的静电场分布特点,分析标准极板直径和间距对边缘效应的影响,结合极板平行度对电场均匀性的影响分析,确定了校准过程中电场仪探头的最佳位置,实现静电场仪校准装置的最优化设计。     

基于绝对磁场测量的磁通门磁强计在轨标定方法

卫星在轨进行磁场测绘及监测时,需要高精度的磁场值,但由于磁通门磁强计三轴非正交性以及零点漂移所引起的误差大大降低了磁强计的测量精度,因而有必要对此进行校正.本文利用绝对标量磁强计,采用一种改进的最小二乘标定算法,通过不断迭代实现对磁通门三轴正交性和零点漂移的修正.结果表明,在考虑了磁强计本身噪声水平的实际情况下,磁通门磁强计的误差可由100nT左右修正到0.2nT以内.该算法为卫星在轨高精度磁场测量提供了一种可行的方法.      

固体火箭发动机羽焰测温方法研究

根据固体火箭发动机羽焰特征研制了多目标多光谱高温仪,它可同时测量羽焰六个目标点的温度,每个目标点均有八个工作波长。同时提出了求解真温的实用方法,完成了固体火箭发动机羽焰温度及其分布的测量。