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大口径红外成像系统的光学设计 被引量：32
1
作者 潘君骅 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1475-1478,共4页
推导了以反射式两镜系统为主体的红外成像系统中满足光瞳匹配要求的转像透镜的高斯光学参量与两镜系统参量的关系式。当选定红外焦平面的冷屏直径及到焦面的距离后 ,转像透镜与两镜系统的高斯光学参量之间必须满足这个关系式 ,才能做到... 推导了以反射式两镜系统为主体的红外成像系统中满足光瞳匹配要求的转像透镜的高斯光学参量与两镜系统参量的关系式。当选定红外焦平面的冷屏直径及到焦面的距离后 ,转像透镜与两镜系统的高斯光学参量之间必须满足这个关系式 ,才能做到光瞳匹配 ,这就是冷屏为系统的出瞳 ,而入瞳是主反射镜的口径。消像差由主镜、副镜的非球面及转像透镜上的一个非球面承担。用实例计算验证了所推导出的公式的可靠性 ,红外系统的口径取为 2 50mm ,红外接收器的冷屏直径为 5mm ,冷屏到红外像面的距离为 2 0mm。两镜系统主镜的曲率半径选定为-10 0 0mm及 -80 0mm两个值 ,两镜系统焦距为 2 0 0 0mm ,150 0mm及 10 0 0mm三个。 展开更多
关键词 红外成像系统 光学设计 光瞳匹配 高斯光学参量 冷屏 转像透镜 消像差
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红外光学系统出瞳与冷屏匹配方式及渐晕分析计算 被引量：9
2
作者 白清兰 马彩文 孙东岩 《红外技术》 CSCD 北大核心 2006年第2期95-97,共3页
红外光学系统在用于制冷型的探测器时必须考虑出瞳与冷屏的匹配问题,采用二次成像方式进行光瞳匹配导致光学系统结构复杂化使系统透过率降低,采用光学结构简单的不完全匹配方式会存在轴外视场渐晕,但能有效地提高视场中心的透过率,而红... 红外光学系统在用于制冷型的探测器时必须考虑出瞳与冷屏的匹配问题,采用二次成像方式进行光瞳匹配导致光学系统结构复杂化使系统透过率降低,采用光学结构简单的不完全匹配方式会存在轴外视场渐晕,但能有效地提高视场中心的透过率,而红外光学系统在用于点目标的跟踪测量时往往用到的是一定范围的中心视场。在本文中,我们分析了几种不同的匹配方式并给出了用冷屏参数表示的估算轴外渐晕的计算公式以便在像差校正之前判断渐晕的大小及采用何种匹配方式以提高光学系统性价比。 展开更多
关键词 红外光学系统 渐晕 出瞳 冷屏 匹配效率
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低温恒温器设计 被引量：12
3
作者 万玉琴 牛小飞 +2 位作者 韩彦宁 张鹏 张军辉 《低温与超导》 CAS 北大核心 2013年第12期25-27,69,共4页
文中所述低温恒温器(cryomodule)主要用于近物所ADS注入器Ⅱ超导直线段,可以将粒子能量加速到10MeV。该低温恒温器包含β=0.09的162.5MHz HWR型超导高频腔、超导螺线管及cold BPM等冷质量部件,工作温度为4.2K,工作压力为1.2bar,冷却介... 文中所述低温恒温器(cryomodule)主要用于近物所ADS注入器Ⅱ超导直线段,可以将粒子能量加速到10MeV。该低温恒温器包含β=0.09的162.5MHz HWR型超导高频腔、超导螺线管及cold BPM等冷质量部件,工作温度为4.2K,工作压力为1.2bar,冷却介质为液氦/氦气。超导腔及螺线管采用同一冷却回路,低温恒温器的设计满足超导腔的使用要求。 展开更多
关键词 低温恒温器 超导加速器 冷屏 超低温
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反质子和离子加速器收集环的超导二极磁体设计 被引量：10
4
作者 朱银锋 吴维越 +2 位作者 武松涛 徐厚昌 刘常乐 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期163-166,共4页
介绍了德国FAIR工程中的收集环(CR)超导二极磁体的工程设计。用CATIA软件建立了CR超导二极磁体的三维模型,并用ANSYS软件对建立的1/4模型进行了磁场和电磁力的分析,基于磁场分析对线圈盒进行了位移和应力的初步分析,并对磁体失超后液氦... 介绍了德国FAIR工程中的收集环(CR)超导二极磁体的工程设计。用CATIA软件建立了CR超导二极磁体的三维模型,并用ANSYS软件对建立的1/4模型进行了磁场和电磁力的分析,基于磁场分析对线圈盒进行了位移和应力的初步分析,并对磁体失超后液氦容器可能出现的最大位移和最大应力进行了分析。进行的分析研究为实验磁体和产品磁体的制造提供了必要的参数。 展开更多
关键词 收集环 超导磁体 线圈盒 冷屏
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红外成像导引头双视场光学系统小型化技术 被引量：10
5
作者 耿亚光 张明谦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期887-890,共4页
红外成像导引头越来越广泛地采用双视场光学系统,但光学系统性能与体积之间的矛盾非常突出。通过分析导引头红外变倍光学系统和一般红外系统的区别,阐明了导引头双视场光学系统的特点,在保证性能指标的前提下,介绍了通过采取出瞳与冷屏... 红外成像导引头越来越广泛地采用双视场光学系统,但光学系统性能与体积之间的矛盾非常突出。通过分析导引头红外变倍光学系统和一般红外系统的区别,阐明了导引头双视场光学系统的特点,在保证性能指标的前提下,介绍了通过采取出瞳与冷屏合适的匹配方式、优化变焦结构、采取红外新技术等有效减小红外变倍系统体积的几种方法,并对其进行了公式推导和证明,给出了计算实例,同时阐明了优化总体指标,使导引头总体性能最优的观点。 展开更多
关键词 双视场 冷屏 渐晕 匹配效率
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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算田径场形冷屏的视场角 被引量：9
6
作者 王忆锋 范乃华 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期274-276,共3页
介绍了一种利用蒙特卡罗原理和MATLAB计算田径场形冷屏视场角的简捷方法。与其他方法相比,该方法具有编程简单、精度可控、使用便捷等特点。
关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB
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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算糖果形冷屏的视场角 被引量：7
7
作者 王忆锋 庄继胜 毛京湘 《红外》 CAS 2009年第11期45-48,共4页
本文介绍了一种利用蒙特卡罗原理和MATLAB计算糖果形冷屏视场角的简捷方法。与其他方法相比,该方法具有编程简单、精度可控、使用便捷等特点。
关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB
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红外系统冷屏形状的优化设计 被引量：7
8
作者 金宁 杨开宇 +1 位作者 曹凌 明景谦 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期104-111,共8页
一次成像的简化式红外光学系统冷屏与出瞳不能匹配,致使系统受到杂散光干扰。在此情况下,对冷屏的开孔形状进行合理优化设计对杂散光的抑制十分必要。利用数学中的最优化计算来解决冷屏形状的优化问题,建立了优化变量和优化目标函数的... 一次成像的简化式红外光学系统冷屏与出瞳不能匹配,致使系统受到杂散光干扰。在此情况下,对冷屏的开孔形状进行合理优化设计对杂散光的抑制十分必要。利用数学中的最优化计算来解决冷屏形状的优化问题,建立了优化变量和优化目标函数的数学模型,提出了全局优化和局部优化相结合的方法,分别用区间穷举法和阻尼最小二乘法完成,以得到较优的冷屏开孔形状。利用本方法,对一个现有的简化式热像光学系统设计了冷屏开孔形状,解决了该系统中由冷屏与出瞳不匹配造成的杂散光干扰的问题,从而验证了提出的冷屏优化设计方法的正确性与实用性。 展开更多
关键词 光学设计 红外光学 杂散光 优化设计 冷屏 目标函数
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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算冷屏效率 被引量：4
9
作者 王忆锋 范乃华 毛京湘 《光电技术应用》 2010年第1期26-28,32,共4页
在制冷型红外成像系统中,冷屏具有定义视场角大小、限制杂散光辐射的作用.冷屏有各种孔径形状,但是冷屏效率的计算无解析公式,一般需要用数值方法求解.介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算简化的圆形冷屏结构、冷屏效率的一种途径.基于三... 在制冷型红外成像系统中,冷屏具有定义视场角大小、限制杂散光辐射的作用.冷屏有各种孔径形状,但是冷屏效率的计算无解析公式,一般需要用数值方法求解.介绍了用蒙特卡罗方法和MATLAB计算简化的圆形冷屏结构、冷屏效率的一种途径.基于三维空间中的方向数概念,首先利用MATLAB命令生成冷屏区域内的随机点,再赋予该点一组随机方向数,获得一条随机直线方程;根据镜面反射的性质及解析几何公式,追踪该直线在冷屏上的反射光线并判断它是否落入探测器芯片区域,由此可以确定冷屏效率.方法具有编程简单、方便实用等特点. 展开更多
关键词 冷屏 冷屏效率 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB
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用MATLAB实现圆形冷屏限制下投影面积的准确计算 被引量：6
10
作者 王忆锋 范乃华 庄继胜 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期397-398,共2页
介绍了圆形冷屏限制下投影面积的一种准确计算方法。该方法完全基于解析几何中的相关公式在MATLAB中做代数计算,由于其中没有引入任何近似处理,因此没有分析误差。此外它还具有编程简单,使用方便等特点。
关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 MATLAB
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红外探测器冷屏设计 被引量：2
11
作者 胡明灯 熊雄 +3 位作者 吴建乐 段煜 杜宇 毛剑宏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期9-16,共8页
分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系,在冷屏高度增加的不同阶段,不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同,焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况,在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过... 分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系,在冷屏高度增加的不同阶段,不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同,焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况,在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过5 K的情况下,通过曲线确定冷屏高度。同时基于点源透过率(PST)的仿真结果,对4种外观结构的冷屏分别在F1.2~F5.5下的杂散光抑制效果进行分析,进一步得到每种冷屏结构在不同F数下的适用情况。提出3种冷屏排气孔结构优化方案,优化后的排气孔结构焦平面接收的探测器内部热辐射功率较优化前减小了约87%。 展开更多
关键词 探测器 冷屏 点源透过率 杂散光抑制 内部热辐射
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EAST托卡马克装置冷屏的真空要求与受热分析 被引量：6
12
作者 谢韩 王小明 廖子英 《真空与低温》 2006年第3期157-161,共5页
冷屏是EAST超导托卡马克核聚变实验装置的重要部件之一。对冷屏系统的氦泄漏漏率做了计算,介绍了其检漏实践;采取有限元法对内冷屏的受热状况进行了计算分析,以验证内冷屏氦冷却管道设计方案的可靠性。
关键词 冷屏 氦漏率 温度 有限元
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冷屏对红外焦平面探测器组件性能的影响
13
作者 甘玉梅 赵农 于小兵 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期924-928,共5页
分析了国内早期中波320×256红外焦平面探测器组件与国外同类产品在装机性能上的差异,采用三种实验方法检测了国内外探测器组件的光电性能,通过对探测器组件光电转换和结构的分析,确定出杂散光在冷屏内部的反射是导致测试结果差异... 分析了国内早期中波320×256红外焦平面探测器组件与国外同类产品在装机性能上的差异,采用三种实验方法检测了国内外探测器组件的光电性能,通过对探测器组件光电转换和结构的分析,确定出杂散光在冷屏内部的反射是导致测试结果差异的原因,冷屏内表面黑化层和结构形式是影响组件实际应用的关键。冷屏结构改进后,有效改善了国内探测器组件的实际应用性能。 展开更多
关键词 冷屏 辐射 红外焦平面探测器 杂散光
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国际热核聚变反应堆馈线系统线圈终端盒冷屏热性能分析及实验研究 被引量：6
14
作者 刘素梅 宋云涛 +1 位作者 武松涛 王忠伟 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期28-32,共5页
线圈终端盒是保证国际热核聚变实验堆装置可靠运行的关键部件之一,为磁体系统与低温车间、电源大厅、数据采集系统和低温控制元件提供4.5K的超低温工作环境。线圈终端盒内设有80K冷屏,以吸收室温环境对其内部工作空间带来的辐射热负荷... 线圈终端盒是保证国际热核聚变实验堆装置可靠运行的关键部件之一,为磁体系统与低温车间、电源大厅、数据采集系统和低温控制元件提供4.5K的超低温工作环境。线圈终端盒内设有80K冷屏,以吸收室温环境对其内部工作空间带来的辐射热负荷。本文首先根据传热学原理对线圈终端盒冷屏热性能进行理论分析,确定了冷屏的结构型式,然后再对线圈终端盒冷屏结构建模,利用有限元流固体耦合分析软件FLUENT进行了数值模拟仿真分析,最后以设计分析结果为依据制作1∶1线圈终端盒整体实验系统进行实验验证,并对实验数据和数值模拟结果进行了分析比较,结果非常吻合,为下一轮冷屏结构的设计及大规模生产提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 冷屏 热辐射 数值模拟 ITER
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EAST超导托卡马克冷屏的结构设计及受热分析 被引量：5
15
作者 谢韩 廖子英 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期50-54,共5页
EAST是一个拥有全超导磁体系统的托卡马克实验装置。为有效减少来自真空室和外真空杜瓦的辐射热以及支撑的传导热等各项热负荷 ,超导纵场磁体和极向场磁体被约 80K的真空室冷屏 (内冷屏 )和外真空杜瓦冷屏 (外冷屏 )所包容 ,从而保证磁... EAST是一个拥有全超导磁体系统的托卡马克实验装置。为有效减少来自真空室和外真空杜瓦的辐射热以及支撑的传导热等各项热负荷 ,超导纵场磁体和极向场磁体被约 80K的真空室冷屏 (内冷屏 )和外真空杜瓦冷屏 (外冷屏 )所包容 ,从而保证磁体运行的稳定可靠。运用大型有限元分析程序ANSYS和FLUENT ,对冷屏的受热状况进行了数值分析 ,为其结构设计和低温制冷方案的制定提供可靠的理论依据。 展开更多
关键词 冷屏 热负荷 数值分析 温度 托卡马克装置 结构设计 受控核聚变
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超导磁体低温恒温器冷屏设计与测试 被引量：6
16
作者 胡锐 丁开忠 +4 位作者 李蕾 杜双松 邹春龙 张华辉 冯昌乐 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期43-47,共5页
现有的超导磁体系统中冷源与冷屏的距离较远,为了实现远端冷屏的有效降温,采用液氮为冷却介质,并通过冷源提供的冷量与冷屏热负荷实现冷却介质的热虹吸效应。对冷屏的冷却管路布置进行了有限元分析,预测了冷屏的稳态温度分布情况。冷屏... 现有的超导磁体系统中冷源与冷屏的距离较远,为了实现远端冷屏的有效降温,采用液氮为冷却介质,并通过冷源提供的冷量与冷屏热负荷实现冷却介质的热虹吸效应。对冷屏的冷却管路布置进行了有限元分析,预测了冷屏的稳态温度分布情况。冷屏降温测试表明:通过液氮强迫降温,冷屏可快速冷却至80 K,冷源开启后,液氮管路中形成热虹吸效应,可使冷屏系统稳定工作在液氮温区,且冷屏温度均匀,最大温度差不超过1.3 K。在低温恒温器运行过程中,冷却介质可通过自循环保持冷屏温度稳定。 展开更多
关键词 超导磁体 低温恒温器 冷屏 有限元
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EAST超导托卡马克冷屏结构与受力分析 被引量：4
17
作者 谢韩 廖子英 《核聚变与等离子体物理》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期133-138,共6页
EAST是一个全超导磁体系统的托卡马克实验装置,超导纵场和极向场磁体工作在4K温区下。在磁体和其它发热部件之间布置有冷屏系统,以减少作用到所有低温冷质部件上的热载,将其保持在最低水平。该系统包括真空室冷屏(内冷屏)和外真空杜瓦冷... EAST是一个全超导磁体系统的托卡马克实验装置,超导纵场和极向场磁体工作在4K温区下。在磁体和其它发热部件之间布置有冷屏系统,以减少作用到所有低温冷质部件上的热载,将其保持在最低水平。该系统包括真空室冷屏(内冷屏)和外真空杜瓦冷屏(外冷屏)两部分。在分析了冷屏低温运行时所受热应力以及等离子体破裂时所受电磁载荷的基础上,运用大型有限元分析程序NASTRAN,对其不同载荷状况进行了数值计算,为其结构设计与优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 EAST 超导托卡马克 受力分析 屏结构 托卡马克实验装置 NASTRAN 有限元分析程序 超导磁体系统 发热部件 冷质部件 等离子体 低温运行 数值计算 结构设计 冷屏 极向场 真空室 热应力 载荷 纵场
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CFETR环面低温泵冷屏挡板的热屏蔽性能研究
18
作者 张硕 冯汉升 +1 位作者 庄明 周亚琦 《低温与超导》 CAS 北大核心 2023年第4期1-7,共7页
中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)开展了一项研究活动,来评估CFETR环面真空室低温泵中冷屏挡板的热屏蔽性能。采用数值模拟方法,通过设计对照组的方式对不同排布方式下冷屏挡板的热屏蔽性能进行了对比性分析。结果表明:相比于无冷... 中国科学院等离子体物理研究所(ASIPP)开展了一项研究活动,来评估CFETR环面真空室低温泵中冷屏挡板的热屏蔽性能。采用数值模拟方法,通过设计对照组的方式对不同排布方式下冷屏挡板的热屏蔽性能进行了对比性分析。结果表明:相比于无冷屏挡板结构,布满45度倾斜角的冷屏挡板能够将吸附板表面的辐射热负载降低53.8%;相比于背向阀头的冷屏挡板结构,采用面向阀头的冷屏挡板结构能够将吸附板表面的辐射热负载降低37.5%;当坐标超过0.45 m,冷屏挡板的最大设计间距为30 mm,当坐标超过0.6 m,冷屏挡板的最大设计间距为60 mm,当坐标超过0.94 m,冷屏挡板的最大设计间距为90 mm。 展开更多
关键词 环面低温泵 冷屏 冷屏挡板 辐射传热分析
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用蒙特卡罗方法和MATLAB计算矩形冷屏的视场角 被引量：5
19
作者 王忆锋 范乃华 《光电技术应用》 2008年第5期18-21,共4页
红外探测器杜瓦组件是制冷型红外成像系统的一个重要组成部分.在探测器杜瓦中,常用冷屏来限制探测器在各尺度上的立体角.探测器和冷屏的几何构造控制了外部场景(目标和背景)在探测器上的辐照度.冷屏有各种形式的孔径,除了圆形孔径有解... 红外探测器杜瓦组件是制冷型红外成像系统的一个重要组成部分.在探测器杜瓦中,常用冷屏来限制探测器在各尺度上的立体角.探测器和冷屏的几何构造控制了外部场景(目标和背景)在探测器上的辐照度.冷屏有各种形式的孔径,除了圆形孔径有解析公式以外,其他形式的冷屏对应的视场角一般需要做数值计算.介绍了一种利用蒙特卡罗原理和MATLAB计算矩形冷屏视场角的简捷方法.与其他方法相比,该方法具有编程简单、精度可控、使用便捷等特点. 展开更多
关键词 冷屏 视场角 红外成像系统 蒙特卡罗方法 MATLAB
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ITER极向场线圈过渡馈线冷屏的结构优化与传热耦合分析 被引量：5
20
作者 董标 韩曼芬 +7 位作者 王开松 宋云涛 王忠伟 程勇 吕佳佳 邵珠振 冯昌乐 徐杨 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期612-616,共5页
国际热核聚变实验堆磁体馈线系统是连接杜瓦内部的磁体线圈和杜瓦外部之间的冷源、电源以及控制系统的重要通道,其主要作用是为磁体线圈供电、冷却和测量控制诊断。本文通过理论传热计算、利用有限元分析软件ANSYS进行热分析和温度-结... 国际热核聚变实验堆磁体馈线系统是连接杜瓦内部的磁体线圈和杜瓦外部之间的冷源、电源以及控制系统的重要通道,其主要作用是为磁体线圈供电、冷却和测量控制诊断。本文通过理论传热计算、利用有限元分析软件ANSYS进行热分析和温度-结构耦合分析,对处于特殊低温与真空环境的辐射冷屏进行了结构优化,保证了系统的安全运行,为降低冷屏热应力和4.5 K温区的热负荷、减小整个系统的热漏指明了方向,为下一轮冷屏结构设计提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 国际热核聚变实验堆 极向场 过渡馈线 冷屏 传热分析
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