本文關(guān)鍵詞：大口徑經(jīng)緯儀保護(hù)窗口鏡面變形分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

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【摘要】：光電經(jīng)緯儀是靶場中用于觀測的設(shè)備,其主要作用是跟蹤目標(biāo),提供高清晰、直觀的目標(biāo)實況圖像。船載經(jīng)緯儀主系統(tǒng)前加裝保護(hù)窗口主要用于海洋環(huán)境中防鹽霧侵蝕及濕熱防潮、防霉,但是保護(hù)窗口鏡面變形會造成系統(tǒng)波像差的改變,影響光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量。鑒于此,本文對經(jīng)緯儀保護(hù)窗口在海洋復(fù)雜環(huán)境下的鏡面變形進(jìn)行了較為深入的研究。為了精確分析外載荷作用下米級口徑經(jīng)緯儀保護(hù)窗口鏡面變形,本文基于接觸有限元理論建立了米級口徑經(jīng)緯儀保護(hù)窗口帶摩擦的接觸有限元分析模型,對比了線性剛性連接和非線性摩擦接觸方法的差異。采用齊次坐標(biāo)變換法去除剛體位移,得到米級口徑經(jīng)緯儀保護(hù)窗口鏡面畸變數(shù)據(jù),使用Zernike多項式作為光機集成分析的接口工具,并將Zernike多項式系數(shù)導(dǎo)入Zemax中,以波前像差RMS值衡量鏡面變形對成像質(zhì)量的影響,并與干涉儀檢測結(jié)果進(jìn)行比較。考慮摩擦接觸條件得到的保護(hù)窗口鏡面波前像差RMS值為38.095nm、PV為214.583nm,使用干涉儀檢測得到的保護(hù)窗口鏡面波前像差RMS值為40.626nm、PV值為235.654nm。實驗結(jié)果表明,考慮摩擦接觸條件的仿真實驗與干涉儀檢測實驗的鏡面波前像差RMS值偏差為6.23%,能更準(zhǔn)確地反映米級口徑保護(hù)窗口鏡面變形。脈動風(fēng)對結(jié)構(gòu)的影響具有不確定性,為了消除脈動風(fēng)給系統(tǒng)成像質(zhì)量造成的影響,需要對脈動風(fēng)作用下經(jīng)緯儀保護(hù)窗口鏡面波像差進(jìn)行預(yù)測。本文提出一種基于NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬脈動風(fēng)壓和鏡面波像差RMS間的非線性關(guān)系的模型,采用AR模型模擬脈動風(fēng)速時程,并利用有限元分析鏡面變形得到的數(shù)據(jù)擬合鏡面面形獲得鏡面波像差RMS,對NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行離線訓(xùn)練、驗證和預(yù)測。仿真結(jié)果表明,所建立的NARX神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測均方誤差MSE為3.4348×10~(-9),并能夠滿足經(jīng)緯儀系統(tǒng)鏡面變形在線主動補償實時性要求�；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對米級口徑經(jīng)緯儀保護(hù)窗口壁厚和保護(hù)玻璃厚度進(jìn)行尺寸優(yōu)化,獲得最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)壁厚18.5mm、玻璃厚83.5mm。最大程度上保證米級口徑經(jīng)緯儀保護(hù)窗口設(shè)計的可靠性,并降低保護(hù)窗口鏡面變形對系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH74

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本文編號：1276319