微光瞄准镜多环境试验理论与检测方法研究

论文摘要

本文的主要研究工作是完成了微光瞄准镜零位移走动量检测系统设计;对微光瞄准镜多环境试验理论分析,建立了不同环境试验下的数学模型;根据多环境试验微光图像特点,完成了零位移目标检测与图像处理;研究了瞄准镜振动与冲击试验模态识别方法。对微光瞄准镜进行多环境试验分析,研究其图像特征,设计系统成像光路,计算主要部件参数,采用轴向装载被测对象(微光瞄准镜)的方法,最后完成了环境试验检测系统的设计。应用振动理论对振动试验进行研究,根据自由和强迫条件得到振动系统可以等效为有阻尼和无阻尼的强迫振动系统模型;应用冲击理论对冲击试验进行研究,得到冲击系统可以等效为受瞬态半正弦脉沖冲击作用的系统模型;应用温度冲击理论建立了瞄准镜圆柱壳体热应力模型,在热冲击环境下径向、切向和轴向热应力根据圆筒厚度的变化而改变;应用热光学理论和有限元分析方法,结合物镜实际尺寸与设计参数建立了温度冲击主物镜模型,然后对其所得数据分析与仿真,得到了热致误差和光学性能MTF,对主物镜材料的选择具有指导意义。应用结构力学和振动理论对分划板连接转动螺杆振动受力分析,试验证明采用调节螺纹摩擦系数、当量摩擦角和附加约束阻尼条件的方法釆控制瞄准镜零位移的走动,为其它直视光学仪器的生产提供了理论分析依据。根据多环境试验微光图像噪声特点分别采用几何平均、中值滤波和直方图均衡化预处理方法;微光图像阈值分割采用了改进的Daubechies小波算法。微光图像目标检测应用SSDA序贯相似性改进型归一化算法,使匹配精度和匹配时间大大提高。应用最优控制理论把实验模型和理论模型进行曲线拟合,得到反应实际系统特性的最优误差数据和模态参数,根据振动频率响应函数对前7阶模态的模态识别,第5、6和7阶模念,频率在75Hz～95Hz之间振动载荷对结构的影响较大。冲击试验对前6阶模态识别,第2、3阶模态,频率是在5.3326Hz～39.8205Hz之间冲击载荷对结构的影响较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 微光瞄准镜的结构与组成
• 1.1.1 微光瞄准镜的组成
• 1.1.2 微光瞄准镜工作原理
• 1.2 环境试验对微光瞄准镜性能的影响
• 1.2.1 微光瞄准镜环境条件
• 1.2.2 微光瞄准镜环境试验分类
• 1.2.3 环境试验对微光瞄准镜的影响
• 1.3 微光瞄准镜多环境试验的必要性
• 1.4 国内、外微光瞄准镜多环境试验技术发展对比与分析
• 1.4.1 国外微光瞄准镜多环境试验
• 1.4.2 国内微光瞄准镜多环境试验
• 1.5 本文的研究背景和意义
• 1.6 本文研究的工作
• 2 微光瞄准镜多环境试验检测系统设计
• 2.1 微光瞄准镜多环境试验检测系统原理设计
• 2.1.1 微光瞄准镜多环境试验检测系统组成
• 2.1.2 微光瞄准镜多环境试验系统工作原理
• 2.2 微光瞄准镜多环境试验检测系统主要部件的选择
• 2.3 微光瞄准镜多坏境试验检测系统光路设计
• 2.3.1 微光夜视瞄准镜检测系统技术要求
• 2.3.2 微光夜视瞄准镜系统成像光路计算
• 2.3.3 多环境检测系统平行光管焦距计算
• 2.3.4 CCD镜头焦距计算
• 2.4 微光瞄准镜多环境试验检测系统目标检测
• 2.4.1 微光图像零位移目标阈值分割
• 2.4.2 滤波函数的选择与滤波阈值的确定
• 2.4.3 微光图像的零位移目标检测算法
• 2.5 检测系统的操作与使用
• 2.6 本章小结
• 3 微光瞄准镜振动（和射击）试验模型研究
• 3.1 微光瞄准镜振动试验方法
• 3.1.1 振动试验目的
• 3.1.2 振动试验装置的选择
• 3.1.3 试验样品的安装
• 3.1.4 振动试验方法
• 3.2 微光瞄准镜振动试验零位移机理分析
• 3.2.1 瞄准镜分划板调节结构
• 3.2.2 瞄准镜零位移机理分析
• 3.2.3 振动试验环境下检测系统算法实现
• 3.3 微光瞄准镜振动试验模型建立
• 3.3.1 微光瞄准镜振动试验模型建立
• 3.3.2 微光瞄准镜振动试验模态识别
• 3.4 微光瞄准镜物镜紧固圆环振动试验模型建立
• 3.4.1 微光瞄准镜紧固圆环面内振动
• 3.4.2 微光瞄准镜紧固圆环面外振动
• 3.5 微光瞄准镜壳体振动试验模型建立
• 3.5.1 一般壳体的振动模型
• 3.5.2 瞄准镜圆柱壳体振动试验模型
• 3.6 本章小结
• 4 微光瞄准镜冲击（和跌落）试验模型研究
• 4.1 微光瞄准镜冲击试验方法
• 4.1.1 冲击试验目的
• 4.1.2 冲击试验装置的选择
• 4.1.3 试验样品的安装
• 4.1.4 冲击振动试验方法
• 4.2 微光瞄准镜冲击试验模型建立
• 4.2.1 微光瞄准镜冲击试验描述方法
• 4.2.2 微光瞄准镜冲击试验模型建立
• 4.3 微光瞄准镜冲击试验模态识别与图像处理
• 4.3.1 冲击试验模态识别的特点
• 4.3.2 瞄准镜冲击试验模态识别方法
• 4.3.3 冲击试验环境下图像处理
• 4.4 本章小结
• 5 微光瞄准镜温度冲击试验模型研究
• 5.1 微光瞄准镜温度冲击试验方法
• 5.1.1 温度冲击试验目的
• 5.1.2 温度冲击试验装置的选择
• 5.1.3 温度冲击试验方法
• 5.2 微光瞄准镜温度冲击试验模型建立
• 5.2.1 瞄准镜圆柱壳体温度冲击试验模型
• 5.2.2 瞄准镜主物镜温度冲击试验模型
• 5.2.3 热冲击瞄准镜微通道板电子发射性能研究
• 5.3 温度冲击试验环境下图像处理
• 5.4 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 有待进一步探索的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录