Теплофизические проблемы формирования изображений космическими средствами дистанционного зондирования

• Автор: Мешков, Вадим Ростиславович
• Шифр специальности: 01.04.14, 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Оглавление

Список сокращении и обозначений

Введение

Глава 1 Моделировапие теплового состояния

оптической системы.

1.1 Постановка задачи теплопроводности .

1.1.1 Условия внешнего теплообмена объектива на орбите

1.1.2 Граничные условия.

1.2 Подход с использованием преобразования Лапласа

1.3 Граничное интегральное уравнение теплопроводности.

1.4 Метод граничных элементов

1.5 Фундаментальное решение осесимметричной задачи
для уравнения Гельмгольца.
1.5.1 Фундаментальное решение осесимметричной
задачи для уравнения Лапласа
1.5.2 Асимптотика фундаментального решения осесимметричного уравнения Гельмгольца
1.6 Асимптотические решения уравнения Гельмгольца.
1.6.1 Асимптотика решения уравнения Гельмгольца
при больших значениях х.
1.6.2 Асимптотика решения уравнения Гельмгольца
при малых значениях х.
1.7 Расчет внутренних тепловыделений
1.7.1 Преобразование объемных интегралов
1.7.2 Построение гармонической аппроксимации распределения внутренних источников.
1.8 Уравнения теплообмена излучением .
1.8.1 Теплообмен излучением в линейном приближении
1.8.2 Угловые
коэффициенты теплообмена излучением в системе сферических и конических поверхностей .
1.8.3 Угловые коэффициенты для граничных элементов .
1.9 Задача теплообмена для системы связанных тел .
1. Вычисление функционалов поля температуры
1. Моделирование теплового состояния
термостатирующей оболочки.
11 Весовая функция термостатирующей оболочки.
12 Уравнение для температуры теплоносителя.
1. Задача термоупругости.
11 Фундаментальное решение осесимметричной
задачи теории упругости
12 Интегральные соотношения линейной термоупругости.
13 Преобразование объемных интегралов .
14 Метод граничных элементов.
15 Вычисление функционалов от ноля напряжений
1. Численное обращение преобразования Лапласа.
Глава 2 Термоаберрации оптической системы и качество
изображения.
2.1 Волновые аберрации, вызываемые изменением температуры . .
2.1.1 Влияние температурного изменения
показателя преломления
2.1.2 Влияние пьезооптического эффекта.
2.1.3 Аберрации, вызываемые тепловыми деформациями . . .
2.2 Формирование изображения при наличии аберраций
2.2.1 Изображение точки.
2.2.2 Изображение в полихроматическом свете
2.3 Изображение протяженных объектов
2.4 Критерии качества оптического изображения.
2.4.1 Критерии, основанные на свойствах
волновой аберрации .
2.4.2 Критерии, основанные на функции размытия точки . .
2.4.3 Критерии, основанные на оптической
передаточной функции .
2.4.4 Критерии качества изображения
протяженных объектов
Глава 3 Динамические характеристики оптической системы
3.1 Оптическая система как линейная система управления
3.2 Аппроксимация весовых функций.
3.2.1 Метод Прони.
3.2.2 Поиск оптимальных коэффициентов затухания.
3.2.3 Тестирование алгоритма .
3.3 Весовые функции оптической системы.
3.3.1 Динамика поля температуры в объективе
3.3.2 Тепловые весовые функции
3.3.3 Оптические весовые функции.
3.4 Динамика качества изображения .
3.5 Сложный тепловой режим.
3.6 Способы управления тепловым состоянием
оптической системы.
Основные результаты и выводы.
Список литературы


Построены квадратурные формулы гауссовского типа для вычисления сингулярных интегралов с логарифмическими особенностями в плоских и осесимметричных задачах МГИУ. Разработан метод вычисления поля внутренних тепловыделений, вызванных поглощением излучения видимого диапазона. Получены выражения для элементарных угловых коэффициентов теплообмена излучением для осесимметричной системы сферических и конических поверхностей. Исследовано влияние пьезооптического эффекта на термоаберрации показано, что эта составляющая аберрации существенно влияет на показатели качества изображения. Предложен метод построения полихроматического изображения при наличии аберраций исследовано влияние поля температуры на цветовые характеристики изображения. Практическая ценность работы заключается в возможности сформулировать, исходя из показателей качества изображения, обоснованные требования к системе терморегулирования оптической системы, что позволит исключить либо скомпенсировать влияние температурного фактора на оптическое изображение. Полученная в заключительной части работы простая модель оптической системы в весовых функциях может быть использована при разработке системы обеспечения теплового режима космического аппарата в целом. В ходе работы разработан комплекс программ для имитационного моделирования динамики изображения при изменении теплового состояния оптической системы. Можно рекомендовать использование этих программ при проектировании систем терморегулирования как для существующих, так и для новых оптических систем космического базирования.