光电成像器件计算机辅助设计CAD实验报告.pdf

光电成像器件计算机辅助设计 CAD 实验报告 班级 学号：1120100973 姓名：张继洲 北京理工大学光电学院光电成像器件CAD 摘要 本文以电场的三大定理、连续超张弛迭代算法、拉格朗日插值算法等原理知识作为理论 基础，以C 语言为编程工具，将由根据以上物理和数学原理所推导出来的模型转化为可以计 算像管内电势的CAD 程序软件。所编写的程序可以在给定像管参数和电极电位的情况下， 计算圆柱形像管内任意一点的电位大小，并绘制出像管内的等势线；拉格朗日插值得到对称 轴上任一点的电位值。 关键词：连续超张弛迭代算法、拉格朗日插值算法、像管、CAD Abstract In this paper, we base on the three theorems of the electric field, continuous ultra-relaxation iterative algorithm, and Lagrange interpolation algorithm. We use the C language as a programming tools, and transform the model derived above into a CAD software to calculate the electric potential in the image tube. In case the image tube parameters and electrode potential are known, the program written can get the potential of every point in the image tube, and plot equipotential lines inside the image tube. It can also get the potential of every point on the axis of symmetry by Lagrange interpolation. Keywords: continuous ultra-relaxation iterative algorithm, Lagrange interpolation algorithm, the image tube, CAD 第1 页 北京理工大学光电学院光电成像器件CAD 一、前言 像管是微光夜视仪器以及部分红外夜视仪器的核心部分，分为变像管和像增强器两类。 像管的结构包括光阴极、电子光学系统、荧光屏三部分，像管的设计主要是电子光学系统部 分的设计。要对电子光学系统进行设计或对其成像质量并进行像质评定，必须先确定电子的 运动轨迹。而为此，又必须先确定器件中场的分布。 通常确定像管中场分布与电子轨迹有3 种方法：解析法、实验测量法、数值计算法。解 析法求解虽然精确且解的形式十分完美，但实际的电磁场系统中，边界条件的复杂性使求解 很难甚至根本无法求出，只有极少数特殊情况才能求解。实验法虽然直观简便，但精度不高。 而由于大容量、高速度计算机的广泛应用以及计算方法的和计算技术的迅速发展，使数值计 算方法成为精度高、速度快的方法。从上个世界六十年代后期开始，特别是进入八十年代 以来，计算机辅助设计方法一直是电子光学系统的最主要的计算与设计手段。 上世纪八十年代中后期，伴随着个人计算机的广泛使用，更极大地推动了计算机辅助设 计方法的推广普及，并使得其进一步向优化设计与自动设计方向发展，取得了长足的进展， 开拓了一个崭新的学术领域。 通常，电子光学系统的计算机辅助设计方法可以用来解决以下问题： 1．计算系统的电场和磁场分布，包括旋转对称聚焦场、偏转场等；