大口径合成孔径望远镜拼接误差分析与控制技术研究

发布时间：2017-11-13 07:37

  本文关键词：大口径合成孔径望远镜拼接误差分析与控制技术研究

  更多相关文章： 拼接望远镜 非球面 干涉检测 波前像差 泽尼克多项式 数值仿真

【摘要】：无论天基还是地基望远镜,一个共同的发展趋势就是追求更高的观测分辨率,从而使得望远镜的口径不断增大。通光孔径的尺寸在一定程度上成为了反映天文望远镜观测能力的指标,但是,主镜尺寸的不断增大,给望远镜的设计、加工、制造、检测等技术带来了前所未有的挑战。拼接望远镜虽然可以使望远镜口径越来越大,但也带来了许多新的问题,如拼接分块镜的失调误差,如平移误差、倾斜误差、拼接间隙误差等,以及各拼接分块镜的各自面形误差、反射率偏差等,所有这些误差都会降低成像的质量,因此,各拼接分块的镜面必须恰当地共相到同一个主面上。本论文以上海技物所承担的中科院重点创新项目“超大口径红外合成孔径相机”中2米口径拼接望远镜主镜为对象,对大口径反射镜拼接误差进行了研究,主要内容如下,设计了2米拼接望远镜的光学系统,给出了2米SiC拼接主镜的轻量化和支撑结构设计。根据轻量化主镜的工作状态,用有限元软件进行了应力和变形分析。运用几何光学像差理论,对拼接主镜的拼接位置失调误差进行了分析,通过非球面方程导出了波像差表达式,建立了波像差与失调误差之间的关系。利用拼接主镜具有绕光轴旋转对称的特性,对波像差进行了多项式展开,指出了波像差多项式系数的名称及其与赛德尔像差之间的关系。依据泽尼克多项式可以获得五种单色像差如球差、慧差、场曲、像散、畸变的误差系数。利用光学设计软件ZEMAX建立了拼接主镜干涉检测模型,基于此模型,对拼接误差与干涉条纹的泽尼克多项式的像差之间的关系进行了仿真。编写了基于Python脚本语言的仿真程序,该程序通过动态链接库自动获取ZEMAX干涉条纹泽尼克多项式数据,极大地提高了仿真效率。本文在对拼接误差进行理论分析的基础上,通过光学软件进行仿真验证,得出了抛物面反射镜所有拼接误差对波像差的影响都是线性叠加的这一结论。依据该结论,提出了基于误差灵敏度矩阵的拼接误差线性反演算法。完成了拼接原理样机的装配与实验平台的搭建工作。采用Offner零位补偿检测法,通过计算机控制对单个非球面扇形分块镜进行了拼接实验,采用光学数据分析软件SAGUARO对实验的数据进行了分析,结果验证了泽尼克多项式的有效性。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH743

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 颜严;消除译码偏差的望远镜系统[J];激光与光电子学进展;2000年05期

2 刘涛;田立丽;王金虎;王红旗;;分布式望远镜控制系统的构想和实践[J];天文研究与技术.国家天文台台刊;2006年03期

3 秦琴;顾永杰;陶津平;;望远镜系统的结构设计及有限元分析[J];光电工程;2008年06期

4 周超;杨洪波;吴小霞;张景旭;;地基大口径望远镜结构的性能分析[J];光学精密工程;2011年01期

5 张景旭;;地基望远镜塔台圆顶结构形式及设计原则[J];中国光学;2012年02期

6 李林发;;国内外望远镜标准的分析与研究[J];兵工标准化;1998年01期

7 覃育;;望远镜的目视系统[J];飞碟探索;2007年03期

8 金文驰;陈砚;;喀斯特里有天眼——阿雷西波望远镜[J];大自然;2011年02期

9 陈波,尼启良,曹继红,巩岩,曹健林;空间软X射线/极紫外波段正入射望远镜研究[J];光学精密工程;2003年04期

10 张林波,任戈,陈洪斌;大口径望远镜结构的有限元分析[J];光学技术;2003年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵红娥;胡易;成正维;刘思敏;;体全息望远镜的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

2 杨飞;;温度变化对1.23m望远镜光机系统的影响[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

3 陈渊;;质子反冲闪烁望远镜系统的研制[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年

4 杨飞;;仰角变化对1.23m望远镜光机系统的影响[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

5 王柱生;谭继廉;肖国青;李占奎;高萍;张宏斌;鲍志勤;卢子伟;李龙才;张玲;徐树威;郭应祥;谢元祥;;全耗尽Au-Si面垒型带电粒子望远镜的研制[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（上册）[C];2006年

6 王金川;詹文龙;郭忠言;郗鸿飞;周建群;赵有雄;罗永锋;雷怀宏;;宽量程重离子望远镜系统[A];第7届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（二）[C];1994年

7 吴小霞;;600mm薄镜主动光学成像望远镜[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

8 张永明;袁波;;RPC μ子望远镜的设计[A];第8届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（一）[C];1996年

9 李松林;卢俊;徐瑚珊;诸永泰;;一个气体电离室IC+PSSD望远镜系统[A];第8届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（一）[C];1996年

10 卢俊;李松林;徐瑚珊;诸永泰;范恩杰;柳卫平;白希祥;;一台高分辨的ΔE—E望远镜系统[A];第九届全国核物理大会论文摘要汇编[C];1994年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 彼工;美国采用碳纤维复合材料盘支撑南极天体望远镜[N];中国建材报;2007年

2 记者 郑杨;南极望远镜CSTAR成功观测南极星空[N];经济日报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 邓永停;4m级望远镜主轴交流伺服控制系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

2 廖周;大口径分块望远镜主镜的误差分析与共相探测方法研究[D];电子科技大学;2015年

3 张羽;傅里叶望远镜系统成像质量影响因素研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年

4 黄龙;大型望远镜指向精度及轴系技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

5 苏艳蕊;量子光通信望远镜跟踪控制技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

6 蔡华祥;望远镜中跟踪架的扰动补偿及精密控制技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

7 周龙峰;大口径反射式望远镜在线调整技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

8 雷存栋;大口径合成孔径望远镜拼接误差分析与控制技术研究[D];长春理工大学;2016年

9 周超;大口径望远镜系统建模及仿真分析研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年

10 岳巾英;复眼衍射望远镜系统的性能检测[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李明璇;4m望远镜三镜系统研究设计[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

2 厉建峰;大型光电阵望远镜结构传热分析与设计[D];南京理工大学;2007年

3 朱巧根;望远镜远程控制和管理系统研究与实现[D];电子科技大学;2012年

4 李祝莲;1.2m地平式望远镜跟踪性能研究[D];中国科学院研究生院（云南天文台）;2005年

5 范玉峰;地平式自动望远镜控制系统及光子计数型光度计研制[D];中国科学院研究生院（云南天文台）;2005年

6 杨秀荣;卡塞格林激光发射望远镜支架的结构分析和优化[D];苏州大学;2011年

7 王心怡;望远镜影像稳定系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2007年

8 张雅静;无线传感网络在光学综合孔径望远镜中的应用与研究[D];南京航空航天大学;2011年

9 徐军;Java技术在小型自动望远镜中的应用与实现[D];中国科学院研究生院（云南天文台）;2008年

10 蔡灿;小型望远镜防抖系统的设计与工程实现[D];哈尔滨工业大学;2008年

，

本文编号：1179759