红外目标模拟器系统的研究与设计-仪器科学与技术专业论文.docxVIP

Classified Index: TH721 U.D.C: 621 Dissertation for the Master’s Degree in Engineering THE STUDY AND DESIGN OF THE SYSTEM FOR INFRARED TARGET SIMULATOR Candidate： Wang Shuangjin Supervisor： Prof.Yuan Feng Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Discipline of Instrumentation Science and Technology Affiliation： School of Electrical Engineering and Automation Date of Defence： June, 2013 Degree-Conferring- Institution：  Harbin Institute of Technology 摘 要 随着现代红外理论技术发展，采用红外模拟技术模拟导弹高空飞行的各种姿 态已成为一种发展趋势。红外目标模拟器系统可以在实验室条件下能够完成测试 导弹的跟踪、识别以及导弹性能和打击目标能力，使用红外目标模拟仿真系统可 以节省大量经费，并且在不同环境条件下能够测试导弹的飞行状况。本论文研制 的红外目标模拟器系统能够针对导弹在某种飞行阶段，研究导弹的飞行姿态和跟 踪捕捉。论文给出了目标模拟系统的总体方案，并对其子系统进行了研究，内容 包括红外靶标设计、机械二维平移机构和电控系统设计、系统可靠性与误差分 析。 靶标设计主要确定了红外辐射源加热板为等腰三角形铸铜体，以镍铬合金电 阻丝作为辐射能量主要来源，在铸铜体内经过合理排布，提高了红外辐射面源温 度均匀性。根据距离模拟原理，通过改变靶标的开口大小实现模拟弹目的距离。 为了减少热量散失，铸铜加热板背面和边面周围，采用了隔热方式，并且隔绝了 加热板产生的热量对靶标其它工作组件带来额外影响，提高整个系统的安全可靠 性和工作稳定性。 机械二维平移机构主要提供了靶标的移动位置，模拟目标的不同测量角度， 根据运动定位精度情况，选择合适型号的直线运动单元、辅助导轨、定位光栅尺 以及驱动电机。本方案中，机械结构为靶标提供的运动范围较大，容易引起颤 动、摇晃和结构变形等影响系统精度的问题，通过线性静态和模态有限元分析， 找到机械结构最大应力点和最大结构变形位置，进行机械结构优化设计。 分析了模拟器系统的技术安全可靠性和误差。系统的可靠性主要包括：光学 成像系统的失效率、机械结构系统的失效率、电控系统的失效率；影响系统精度 的误差包括：角度误差和靶标的开口误差。通过可靠性和精确度计算，能够得到 系统失效率和误差允许范围，为红外目标模拟器系统装调打下良好基础。 关键词：红外辐射；靶标；二维平移机构；有限元分析；误差分析 Abstract With the development of the modern theory of infrared technology and the improving of processing technology, infrared simulation technology which simulates all kinds of attitude of the missile flight at high altitudes has become a growing trend. The infrared target simulator system finishing the test of the missile tracking, identification, missile performance and capable of striking targets made infrared target simulation system save the vast amount of money and test flight condition of missile in different circumstances. In the project, the infrared target simulator system research flight attitude and trace capture of missile aiming at a certain phase of flight of missile. The basic scheme of infrared target simulator