1、隨著測云技術的迅速發(fā)展，紅外測云系統逐步取代可見光波段的測云系統，成為現今氣象領域的研究熱點。紅外測云系統受環(huán)境因素的影響小，可以在能見度低或透光性弱的天氣狀況下獲取云的紅外輻射信息，從而反演實時的云分布情況，實現云的全天候觀測。測云裝置工作在復雜的環(huán)境，縮小光學系統和結構的體積，進行裝置光機一體化設計十分必要。因此，本文開展了全天候紅外測云裝置光機系統的綜合研究。
　　為了實現對云的遠距離大范圍探測，本文設計了一套利用紅外全景成

2、像技術實現全天候觀測云量的光機系統。首先根據光線反射前后角度之間的線性關系推導了消畸變反射鏡面型計算公式，在此基礎上設計了折反式紅外全景光學系統。采用衍射面和非球面相結合的方式對光學系統進行消熱差設計，估算了系統的探測距離，并利用靈敏度和蒙特卡羅分析法對系統進行了公差分析。其次設計了測云裝置的光機結構，包括透鏡組結構的設計;隔圈雙層狹縫式撓性結構的設計;反射鏡輕量化結構的設計;以及折射單元與反射鏡之間對稱三翼式支撐結構的一體化結構設計。

3、最后利用有限元法對測云裝置光機系統進行了模態(tài)分析和溫度適應性分析，得出其固有頻率和振型以及在均勻溫度載荷下各光學元件的面型變形和應力情況。
　　本文所設計的紅外測云裝置光機系統工作波段為8～12μm，探測距離為7km，一次拍攝可以獲取方位視場360°垂軸視場120°的場景信息，各視場范圍內成像質量良好。系統基頻大于20Hz，不易與外界環(huán)境發(fā)生共振。在溫度載荷作用下，鏡面變形量在公差要求的0.02mm范圍內，產生的應力小于各材料極限