一种激光红外装置光轴平行性调节的研究

　　1　引　言

　　在红外专业领域里,随着光学设计与加工日益发展,观测的距离与分辨力迅速提高。红外成像技术慢慢在近中距离段代替了白光,因为红外的被动夜成像能力先天条件优势是白光无法比较的;还有红外探测器价格越来越低,目前面阵640×480,像元尺寸25μm非制冷探测器已经很成熟上市,令人惊叹的是它的成像效果与中波制冷热像仪不相上下,质量比制冷热像仪轻很多,这使得在瞄准领域以低价位取代制冷器的想法指日可待。所以在瞄具、火控系统中引入一测距功能显得相当重要,不但可以准确地识别观测目标,并能测出目标的距离,从而得到目标的三维信息,在武器发射前,可以准确算出弹道轨迹,使炮或枪更精确的击中目标。

　　2　实验指标与设计要求

　　火控瞄具是装备在重火力发射上的设备,其振动冲击条件特别严格苛刻,给结构及材料设计造成了相当大的难度。

　　光学方向频谱冲击1/2 sine 100 g每16 ms,其他方向40 g冲击加速度;

　　随机振动:扫频5~500Hz,持续时间5 min;功率谱密度: 0. 02 /Hz;

　　红外探测器芯片的最高抗冲击能力:频谱冲击1/2 sine 50 g每16 ms。

　　3　系统组成与设计原理

　　系统组成如图1所示:系统主要由红外热像仪、激光器激、光器整板、仓体、激光器功率板、电容及外接航空插座组成。仓体起着与系统平台对接安装、密封内部、固定内部所有部件的作用,由铝合金加工形成,由于仓体对于受力影响很大,所以材料要做多次热失效处理,最好是自

然时效[1]。红外热像仪起到观看、瞄准、判别目标的作用。如图2所示,十字中心气球位置对准后用激光器便可测距。我们可用三维设计软件辅助进行设计和模拟[2]。

　　光轴调节的原理:首先加工时保证整个箱体“红外安装面”与基准面,“激光安装面”与基准面的精度均小于0. 02 mm并时效处理,如图3

所示。红外热像仪光轴与红外热像仪配合面的垂直精度很高,所以红外热像仪直接安装固定即可;然后调节激光器与红外热像仪光轴平行,具体方法通过0. 1 mm垫片在“激光安装面”与“激光器整板”之间调节高低,这样基准面就都与2个传感器光轴平行了[3]。

　　激光器与红外的光轴平行度要求很高,对于发散角为0. 05°的激光器,如果要求测量1 km处2 目标的话,平行精度必须达到0. 11°±0. 025°。所以平行轴调节较准的精度高,难度大。

　　若是以顶丝螺纹微调的方法,很容易,但是顶丝的点接触,点多了互相抵触力反而造成安装板面的变形,点少了顶丝的受力较大,在振动过程中不足以保证结构稳定,且顶丝在旋转过程破坏金属表面结构造成塌陷等硬损伤更能影响光轴平行性。