[发明专利]一种红外定向照射装置优化设计方法

摘要

本发明提供了一种红外定向照射装置优化设计方法，所述红外定向照射装置包括抛物面反射镜和红外辐射源，所述方法包括以下步骤确定抛物面反射镜的初始结构参数；确定红外辐射源的尺寸、形状和红外辐射类型；确定抛物面反射镜和红外辐射源的参数，建立红外定向照射装置仿真模型；对抛物面反射镜的结构参数和红外辐射源的位置参数进行优化设计。本发明可使结构简单的红外定向照射装置实现最佳红外传输效率，其优化设计得到的抛物面反射镜的结构参数和红外辐射源的位置参数为红外定向照射装置的设计和制作提供了指导，设计过程简单、高效，更利于工程实现。

主权项

一种红外定向照射装置优化设计方法，其特征在于：所述红外定向照射装置包括抛物面反射镜和红外辐射源，所述方法包括以下步骤：(S1)确定抛物面反射镜的初始结构参数，抛物面反射镜的结构参数包括口径D、焦距f、深度c；(S2)确定红外辐射源的尺寸、形状和红外辐射类型；(S3)根据步骤(S1)和(S2)中确定抛物面反射镜和红外辐射源的参数，建立红外定向照射装置仿真模型，其中红外辐射源在抛物面反射镜中的初始位置为随机选取的一个位置；(S4)系统优化设计:根据步骤(S3)中建立的仿真模型，对抛物面反射镜的结构参数和红外辐射源的位置参数进行优化，具体地：(S41)将抛物面反射镜的结构参数和红外辐射源的位置参数作为优化变量X(X1，X2)，在焦距f和深度c中任选取一个作为抛物面反射镜结构优化参数，选择焦距f或深度c作为优化参数X1；红外辐射源的位置参数为红外光源中心至抛物面反射镜顶点的距离l，选择距离l作为优化参数X2；(S42)通过Matlab软件将抛物面反射镜的结构参数口径D、焦距f、深度c和红外光源中心至抛物面反射镜顶点的距离l传输给TracePro软件；(S43)在TracePro软件中利用获得的参数数据对步骤(S3)中建立的红外定向照射装置仿真模型进行系统重构，模型仿真结果作为输出变量Y，即目标函数F(X)的结果，Y＝F(X)，F(X)不具有具体的解析表达式，其代表一次系统重构和光线追迹的仿真过程；(S44)采用BFGS拟牛顿算法对步骤(S43)构建的目标函数F(X)进行优化，即根据BFGS拟牛顿算法在初始系统参数附近产生一组新的系统参数，再根据得到新的抛物面反射镜结构参数和红外辐射源位置参数，返回步骤(S42)，经步骤(S43)输出仿真结果，进而在系统参数附近产生一组新的系统参数，根据得到新的抛物面反射镜结构参数和红外辐射源位置参数，返回步骤(S42)，经步骤(S43)输出仿真结果；按照此种方式，当产生第K次系统参数时，根据得到新的抛物面反射镜结构参数和红外辐射源位置参数，返回步骤(S42)，经步骤(S43)输出结果，如果满足结束条件则结束优化，同时，输出最佳红外传输效率条件下系统参数，否则，优化算法将产生一组新的系统参数，代表优化过程中第K+1次抛物面反射镜的结构参数和红外光源的位置参数，返回步骤(S42)。