发布时间:2023-10-13 15:36:39
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中图分类号:TP211 文献标识码:A
光电技术是以激光、红外和微电子技术为基础,由光学、电子、精密机械和计算机技术相结合而形成的一个高新技术领域。光电经纬仪或其它地基光电跟踪设备,在结构系统、伺服控制系统和光学系统设计等方面,均形成了较为完整的理论。而机载光电系统不仅包括精密仪器的设计,还要考虑精密仪器的载机环境,尤其是高低温环境的适应性问题。光机系统中的光学基座设计,作为光电元器件的承载平台,不仅要考虑安装在其上的光电元器件的安全性,保证光机系统的高精度与可靠性,还要考虑自身在机载环境下的热变形和温度场分布是否满足设计要求,实现系统在机载高低温环境中,清晰稳定成像跟踪需求。
目前,机载设备的高低温环境适应性问题主要通过两种途径解决,一种是采取改善环境或减缓环境影响的措施,通过添加辅助设备,如环控系统来改善光机所处的机载环境;另一种是选用耐环境能力强的结构、材料、元器件或工艺等,即通过改善系统的结构设计,提高光机系统的耐环境能力。本文主要通过第二种途径的研究,来提升光机系统高低温环境适应性。计算机数值仿真,可在设计初期就获取丰富的分析数据,对设计进行优化,且周期短、成本低,便于实现。
为此,基于ABAQUS结构分析模块对某机载光电系统光学基座高低温环境适应性进行了数值仿真研究。通过光学基座的数值仿真分析,在综合考虑结构热形变、强度、重量、及加工工艺等因素下,经过设计改进,获取一个满足系统要求的光学基座设计方案。
1 结构有限元模型建立
建立有限元分析模型包括三维结构模型的简化、网格划分、材料属性设置。之后依据具体分析类型,进行约束与载荷施加,选择计算类型进行仿真,分析结果。
1.1 模型简化
根据结构热传导、热对流,以及热辐射等方面的理论依据,结合具体的分析对象和分析内容简化有限元分析模型,确定被分析部件的简化方式与程度。本文研究光学基座的高低温环境适应性,所以文中光学基座为详细模型,其上光电元件均简化为等效质量块,系统有限元模型如图1所示。
1.2 网格划分
该系统三维模型简化后,以iges格式导入ABAQUS中,采用四面体网格和六面体网格进行划分。三个光学基座方案的网格划分结果如图2(a)~(c)所示。
1.3 材料属性
本文中设计方案的材料主要有铟36,硬铝合金7075,以及各简化部件的等效材料,见表1。由于各光学支路的镜座和光电器件的安装支架均采用硬铝合金材质,所以等效材料时,使用重量等效原理,与铝合金的材料性能相近。
1.4 边界与载荷施加
机载高低温环境有限元仿真的工况边界与载荷见表2。系统通过6个安装点处的不锈钢螺栓与机体固定约束,所以在结构热分析中,将根据不同材料的热膨胀系数不同,将该约束处理为螺纹孔内壁的平面内约束。光学基座的下表面安装光电元器件,上表面有载机提供的5℃气源吹过进行强迫对流,所以光学基座上表面的结构设计会影响整个系统的散热效率。
2 仿真结果与讨论
该光电系统正常工作时受载机高低温环境影响,可能会出现成像质量差,不能稳定跟踪与瞄准等,甚至结构的破坏。对于三种方案的结构热分析结果见表3。
该光电系统机载环境温度范围-55℃~ 70℃:系统设计之初光学系统对光机座热变形要求严苛,因此方案一选用了线膨胀系数较小的铟36钢材料。但该材料密度较大,经详细减重设计后,即使在结构局部加强筋仅2mm厚,且局部热应力已超过材料许用应力的情况下,其重量仍不满足要求,具体分析结果见表3。
方案一中的铟钢光机座虽热膨胀系数小,但其热传导性也差,温度场分布不均匀,温度梯度大,产生较大的热应力集中。且其重量超过了20kg的设计限制,固不满足设计要求。因此在方案一的基础上,综合材料力学和热力学特性,选用硬铝7075。该种材料是一种高强度的铝合金,尤其在T6状态下,可加工性好,且性价比高。方案二着重减小温度梯度和重量,使温度场更为均匀,重量满足设计要求。但是由于铝合金热膨胀系数较大,导致其最大热形变值达到0.42mm,超过0.2mm的设计要求,固亦不满足设计要求。
在方案二的基础上,针对热形变较大的问题,对光学基座的上表面加强筋进行了散热优化设计。并进一步进行减重设计和提高加工工艺性,减轻加工应力对光机座精度的影响,最终完成了方案三的设计。有限元结构70℃环境下的热分析温度场和热形变结果如图3所示。
综合以上三种方案,最终选择各方面满足设计要求的方案三,开展该光电系统的光学基座设计。该基座在满足最大热形变小于0.2mm的情况下,比原设计指标减重2.3kg,说明有限元分析手段是结构在严酷环境下设计和优化的有效途径。
结语
综上所述,本文使用有限元分析手段,对光电系统中的光机座进行有限元高低温环境下的有限元分析,根据分析结果,得出在有强迫对流的条件下,热膨胀系数小不是降低热形变的唯一途径,根据流场情况,进行合理的导热部件结构设计是降低设备重量和热变形的良好选择。且确定最终方案进行指导设计,样机在高低温试验中,可靠稳定工作。
参考文献
[1]王海晏.光电技术原理及应用[M].北京:国防工业出版社,2009.
[2]殷纯永,方仲彦.光电精密仪器设计[M].北京:机械工业出版社,1996.
[3]毛英泰.误差理论与精度分析[M].北京: 国防出版社,1982.
[4]平.光电系统环境与可靠性[M].北京:科学出版社,2009.
随着传播技术的迅猛发展,媒介融合( Media Convergence,又称媒体融合)已经成为全球性的热门话题。“媒介融合”概念是舶来品,2005年中国人民大学新闻学院教授蔡雯发表《培养具有媒体融合技能的新闻人才—与美国密苏里新闻学院教授的对话》一文,首次向国内介绍了“媒介融合”。之后,国内学术界开始讨论关于“媒介融合”的理论界定,近几年的研究,绝大多数从新闻学的视角进行,研究、分析国内媒介融合的现状和前景,从宏观层面上探讨媒介融合带来的传媒产业的影响,微观层面上则关注媒介融合对新闻业务变革引发的变化。实际上,媒介融合对社会结构和传播方式的影响是深远的,它不仅改变着新闻传播的面貌和运作方式,也打破了中国广告业的生态,使广告传播面临着前所未有的变革和挑战。随着媒介融合时代的到来,分析媒介融合带来的传播方式的变革,探索广告传播的新规律、新特点,在广告理论和实践上都有着很大的意义。
综合此前学者对媒介融合的认识,媒介融合大致包含三层含义:一指媒介功能的多样化,即各种媒介的多功能一体化,指单一媒体融合了多种媒体的功能,强调单一媒体对不同传播手段的整合;二指不同媒体之间的联盟与共融,即传媒业内部不同媒介间的联合,主要指不同媒介之间对信息资源的共享,强调信息内容针对不同载体的整合传播;三指传媒产业与通信产业等其他产业之间的融合,指大传媒产业的形成,强调媒介产业对社会生活的深刻影响。笔者认为,未来的媒介融合,是以数字和网络为基本平台、多种媒介形式为终端的媒介形态。数字和网络是信息传输的基本载体,电脑、手机、电视等成为信息输人和输出的设备。媒介融合带来了信息传播的“即时、移动、交互”,使大众可随时、随地地传受任何信息,信息传播方式随之发生变革,传统的广告传播思维也需要大的突破。
从针对不同受众群的传播到针对某一受众群的传播
传统媒介受到传播技术的限制,信息传播的时空性有较大局限。例如,电视媒介由于收视终端的限制,受众一般只能在固定场所主要是家里进行收看。受众的信息接收就要受到生活、工作的时间规律的影响,对传统媒介来说,也就无法一天24小时对同一受众群体进行信息传播,造成了传统媒介特别是电子媒介必须对传播时间段进行划分,根据不同时间段能接触到媒介的受众进行信息内容定位。以中央电视台一套2010年3月2日的节目编排为例,早上8:35安排了针对老年观众的《夕阳红:老年人家园》,下午4:58编排了针对家庭妇女的《天天饮食》,从17:43到19:00,是针对少儿观众的《动画城》和《智慧树》,而针对中青年上班族的节目则集中在晚上,也就是所谓的“黄金时段”。我们可以看到,传统媒介的信息传播首先把传播时段进行划分,再找出每一时段主要的受众群体,根据其需要制作、播放信息内容。这种情况下,媒介可能只需要关注非主流受众在非黄金时间的信息需求和主流受众在黄金时间的信息需求,媒介以受众为中心,是以不同时间段的不同受众群体为中心,也就是媒介要面对不同时间段所对应的不同受众群体进行内容制作和营销。
而随着无线和移动技术的发展,单一媒介融合了多种媒介的功能,如手机融合了报纸、电视、广播等媒介的功能,网络受众的媒介可得到性大大加强,受众全天24小时暴露在媒介中,随时随地都可接收、阅读和上传信息。这时,媒介传播要考虑的就是怎样针对受众不同时间段的信息需求来传播信息了。对于融合多种传播手段的媒介来说,就是针对受众在不同时间段传播信息,信息的传播手段则根据信息的内容灵活选择,可能有时候是手机报,有时候是手机电视,有时候是短信。对于整合了不同媒介形式的传媒集团来说,则是如何针对类别受众根据不同时段进行不同媒介的信息传播。此时,媒介面对的就是类别受众群体的全时间段。媒介以受众为中心,就是选择某一类或某几类受众为服务重点,分析具体目标受众群在不同时间段的信息需求和媒体接触习惯,打造适合他们的信息内容,并选择不同的媒介进行传播。
这种变化对于广告传播的影响是显而易见的。对媒介组织来说,其广告传播的对象不再是不同时间段的不同受众群体,而是精准的某一类别受众群体。这对要求媒介组织对于受众有更深人更全面的了解,要深人到他们生活的每时每刻,形影相随。对广告主和广告公司来说,媒介投放不再是在众多的媒介中选择目标受众可能接触的时段或版面,而是选择与自己的品牌形象相符合、目标受众相吻合的媒介、覆盖目标消费群体的生活时空。同时,在信息全天候围绕受众轰炸的媒介融合环境下,信息针对受众搜索的反应能力更加重要。广告主与媒介的联系将更加紧密。分众传媒致力打造的“中国生活圈媒体群”,就是融合媒介针对特定受众群体进行全时空传播的典型案例。
从渐进式传播到整合传播
对传统媒介来说,由于其传播手段都是单一的,不管是印刷媒介还是电子媒介,其信息传播从时间顺序来看,都是线性的,即媒介如果要对某一信息进行多次传播,只能在不同时间段上进行渐进式的深人传播。传统媒介组织对信息内容特别是新闻传播的思维方式不外乎 随着新闻事件的发生做跟进式报道和进一步挖掘新闻背后的价值两种。但对融合媒介来说,除了传统媒介的纵向传播思路外,因为对信息的表现形式更加丰富,思考重点转向如何对同一个信息素材针对不同载体形式进行加工处理,再选择适当的媒介组合进行,也就是同一信息在不同媒体形式或媒介间的整合传播,实现最终信息产品的差异化和最优化。如果说传统媒介的信息传播方式是线性的、平面式的,那么融合媒介的传播方式就是立体式的。
媒介融合对媒介组织在新闻信息处理上的要求同样体现在广告传播上。媒介组织不再只是单纯地销售媒介的“留白”时间或版面,媒介组织销售的是其目标受众的生活时空,或者说“生活场”(“场”在心理学中被定义为外界环境,“生活场”所指的是与个体行为活动相关的各种人、事、物)。广告传播的效果不再只是依靠媒介或内容产品的收视率或发行量,更多的是媒介的整合信息传播能力。“一个媒介所赖以赢得竞争、赢得对手的主要因素,决不只是靠具有原创性的独家新闻,而是靠独家的、具有原创性的信息加工标准、加工方式、信息处理手段及信息表现方式。’,峻对于广告主和广告公司来说,多媒体的媒体形态为产品及品牌的营销打造了全新的3600的体验环境,广告创意不再仅仅是创造广告,更应该是创造品牌的体验。
从信息的单向传播到双向传播
传统媒介的传播是以媒介组织为主导的单向传播,虽然受众通过来信、电话和短信等方式可以进行信息的反馈,但这种参与的力量是十分弱小的。随着传播技术的进步,普通公民获得了从未有过的参与传播的能力,他们不但可以通过手机短信评论节目、投票、参与节目和点播节目等,还可以借助手机、博客、播客、BBS等新闻,表达观点。“草根记者”的新闻报道、DV、彩信图片上报纸、上电视已经不是什么新鲜事。单方面的填鸭式的传播向双向互动交流的传受合一转变,受众在传播中的主动权日益上升,受众成为播众。
媒介融合带来的双向传播对广告传播最大的影响就是互动与内容共创。互动性对广告效果的提升作用已无须赘述,媒介融合为传受双方的互动提供了丰富的技术手段和表达方式。但多样化的媒介形态和传播手段给受众带来的显然并不只是与传播主体的即时交流,受众在广告传播中不再只是被动的客体,其不但与传播者的地位日趋平等甚至能反客为主,成为传播中的主导者。技术的进步打破了媒介组织对于传播渠道的垄断,来自公众的创造力喷薄而出。受众直接参与到信息内容的创意和制作中,进行内容共创,将成为丰富广告创意、提升广告传播效果的重要手段。
2006年百事可乐举办了“百事我创巨星广告你做主”活动,面向消费者征集广告剧本,再在网上进行评选,活动共收到近9000个剧本。之后,百事可乐又策划了“百事我创Flash动画征集大赛”,根据“巨星广告你做主”的优秀创意,面向Flash爱好者群体征集Flash动画广告片,大赛提供巧个“百事我创”活动中的优秀剧本,参赛选手可以根据剧本制作30-60秒的Flash广告片,主题人物以周杰伦为主,参赛选手也可以自由发挥创意,自由创作。2007年,百事可乐再次策划了“百事我创我要上罐”活动,在全国消费者中遴选21位上罐英雄,打造中国消费者肖像罐,创造了206596081次网页点击率、143987068投票人数、25690003人参与活动、7525488个讨论留言帖、上传相片2465159张的惊人的参与记录。这几个活动中,百事可乐都充分利用了多种媒介形式,调动消费者参与广告甚至是产品包装的内容共创,极大地提高了消费者的关注度,加强了与消费者的情感沟通,更使消费者获得了深刻的品牌体验,获得了远胜于硬性广告投放的传播效果。
从单一的“信息条”传播到综合的“信息包”传播
索尼将新款的激光放映机型号确定为R815,参考目前索尼在售主流型号中R320的“3”系和R510/ R515的“5”系,R815明显是全新一代的产品,但为何要从5直接跳到8?飞田充洋先生介绍说,产品型号中的“R”代表电影行业,“8”意味着第8代产品,15说明这款产品是15000流明,由于索尼的投影产品在家庭、电影、教育、商用等多个领域都有应用,共同使用代码,因此尽管R815是作为R515的下一代放映机产品,还是由“5”直接跳到“8”。不过这也让人想到,在电影领域没有率先推出激光产品,并不意味着索尼的激光技术储备薄弱、在研发上是枚新兵,恰恰相反,索尼是最早在教育机领域采用荧光体激光光源的厂商,有着丰富的经验,加上SXRD的独特优势,让索尼在影像领域一直是佼佼者。
即便在BIRTV上感受过这款激光放映机,这次介绍会上的演示效果还是带来不少惊喜。介绍会选在广州华影万晟影城,R815单机投放到目测十米左右的银幕上,亮度充沛,画面细腻,同时有非常优秀的色彩还原度。几个演示片段选择的很有代表性,电影预告片能展现出生动电影质感,4K片段让观众领略到索尼真4K的细腻画面,不过印象最深的是女子独舞的片段,在纯黑背景下,黑处全黑,衣服和皮肤的高光又有充足的亮度以及恰当的色彩传达,更妙的是头发和黑色背景色差很小,但仍旧纤毫毕现,这归功于放映机8000:1的高对比度。飞田充洋介绍说,R815激光放映机保留了R515在高对比度、流畅3D、高光效以及真4K分辨率等多方面的优点,将高压汞灯替换成激光,带来的变化主要是光源的寿命大幅度延长,也可以简单理解为是在原有产品的技术优势上,增加了更长的使用寿命这个特点。
应用全新材料 有望丰富产品线
荧光体激光一直都有色轮受热过高导致亮度很难大幅度提升的问题,索尼运用了非球面集光技术,同时采用蓝宝石玻璃材质,具有清晰并且可见光的透光性高,以及高导热系数的特点,能把打在色轮上的高温很快传导掉,这意味着能够尽可能的提升亮度,这为接下来的产品拓宽了研发空间。飞田充洋说,索尼正在考虑丰富激光的产品线,有可能推出亮度低于15000流明或亮度更高的产品,目前还在考虑阶段,但有一点确定的是,一定会做产品的创新。
另外,从之前的新闻来看,R815提供三款变焦镜头和两款3D镜头,以应对不同距离、尺寸的银幕,同时双机校准系统也可以应用在这款机型上,说明R815可供从10米以下到巨幕等各种银幕尺寸的影厅选择。
汞灯不是传统光源 和激光并行推进
来到介绍会的观众普遍对R815赞不绝口,飞田充洋说,这一轮演示会做了五场,每一场观众的反馈都很好,对R815高度认可,除了激光光源外,更多的是对画面品质的赞许,毕竟索尼一直致力于4K的研发,那么对于客户来说,采购索尼的激光放映机,同时能得到更优秀的画质,这点非常有吸引力。
激光的自身优势加上普及的大趋势,证明了传统光源将被全面取代,飞田充洋也持有同样的观点,但谈到产品未来规划时,索尼数字电影科产品经理安达洋强调说,索尼不会因为激光的出现而放弃高压汞灯的产品,两种光源会并行推进,同时他也表示,氙灯是传统光源,但高压汞灯不是。激光的优势显而易见,不会炸灯、无需换灯、使用寿命长等,但索尼在研发高压汞灯的时候,就已经把目前激光很多特点考虑进去了,比如不会炸灯、不会出现非放映事故等等,即便现在荧光体激光方案能够大幅降低放映机的生产和采购成本,但综合考量运营成本的话,高压汞灯和激光差不多,所以他认为未来氙灯会被淘汰掉,汞灯和激光并存。
另外,对于索尼来说,并没有为R815设定一个很高的销售目标,更多的目的是扩充产品线,让整体的4K放映机的销售更上一层楼。
120帧不是目标 新产品将全面提升