高性能压电波前校正器高压驱动技术研究

发布时间：2017-11-29 08:08

  本文关键词：高性能压电波前校正器高压驱动技术研究

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【摘要】：随着自适应光学系统的不断发展及应用领域的不断拓展,压电波前校正器中变形镜单元数越来越多、倾斜镜口径越来越大,对其高压驱动系统的要求也越来越高。为此,本文以压电波前校正器的高性能高压驱动技术为研究目标,进行了一系列深入的研究。论文的主要研究内容及结论如下:首先,研究了地基天文望远镜中高密度压电变形镜的高性能高压驱动技术。针对地基天文望远镜上千单元压电变形镜对高压驱动系统高带宽、高功率密度和高输出质量的要求,论文深入分析了影响高速驱动的限制因素,以及多种主流电路结构的优缺点,以高带宽、高功率密度和高输出质量为目标,提出了一种适合容性负载的高带宽千伏级双极性输出的高压放大拓扑结构。基于提出的电路拓扑,设计了4米地基天文望远镜千单元级压电变形镜高压驱动系统,并进行了性能测试,实验结果表明满足地基天文望远镜千单元级自适应光学系统的需要,这种电路尤其适合高密度压电变形镜的驱动。其次,研究了天基望远镜中多路复用驱动控制压电变形镜技术。针对天基望远镜中对压电变形镜功耗体积的严苛需求,论文通过建立多路复用驱动控制压电变形镜的动态电路模型,深入分析了刷新频率和控制精度的关系,再根据工作时序,分析了最高刷新频率的限制因素,并由此优化多路复用驱动压电变形镜的刷新频率和高压放大器参数。设计了空基自适应光学系统39单元压电变形镜多路复用高压驱动系统,并进行了性能测试,实验结果表明满足空基自适应光学系统功耗和体积的严苛需求。最后,研究了在高速驱动压电倾斜镜的同时又能抑制压电倾斜镜机械谐振的高压驱动技术。针对压电倾斜镜机械谐振对系统的影响,提出把双二阶数字滤波器嵌入高压驱动器中,把高压驱动器频率特性和压电倾斜镜频率特性作为一体,共同实现平坦的幅频响应。并且,根据双二阶滤波器数学模型,提出了一种实用的参数设计方法。同时进行了实验验证,结果表明:提出的双二阶数字滤波器参数设计方法简单有效,能够方便地抑制压电倾斜镜机械谐振,提高系统误差校正带宽。同时,把这种双二阶滤波器用于光学平台窄带扰动抑制中,实验证明能有效增加光学平台窄带扰动频率点处的校正能力,提高系统指向精度。压电波前校正器的高性能高压驱动技术对于充分发挥压电波前校正器的性能,提高自适应光学系统性能具有重要意义。通过本文的研究,为压电波前校正器高压驱动系统的设计及研制提供了重要参考。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH751

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本文编号：1236755