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星载干涉仪力学性能研究

发布时间:2018-05-18 23:09

  本文选题:星载干涉仪 + 调节机构 ; 参考:《中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)》2015年硕士论文


【摘要】:干涉仪能用于探测大气温度、湿度分布廓线和云参数等,对于发展我国天气预报、大气成份分析和军事气象保障等各方面都有重大价值。这种干涉光谱技术通过迈克尔逊干涉原理实现,具有高光通量、高光谱分辨率和测量光谱范围宽等一系列显著优点,引起科学界的普遍关注。按星载干涉仪的光学指标要求,研究设计干涉仪机械,确定采用框架式干涉仪结构,对内部的动镜组件、激光探测器组件、气动锁定装置、分束器和定镜调节机构等各个部件进行设计。研究分析定镜两维调节机构,解决干涉仪环境变化或力学试验后两干涉光束平行度发生改变的问题。经过试验后确定,方位角度调节分辨率为1.7微弧,俯仰方向为1.73微弧。对干涉仪中分束器、动镜和定镜因装校面形变化的问题进行模拟仿真分析,根据分析结果采用合适的柔性支撑材料,确定装校分束器、动镜和定镜时最大能施加的压强载荷。建立干涉仪有限元分析模型,分析干涉仪的模态,模拟工作时受微晃动的情况,分析干涉仪抗干扰的能力,得出在不同频率下动镜镜面角度变化量为2微弧左右。对锁定状态的干涉仪进行加速度、冲击、正弦振动和随机振动等力学仿真计算,得出各个工况的最大等效应力都低于材料屈服强度,满足强度设计要求。最后通过力学环境试验,验证前面分析数据的准确性。对于星载干涉仪来说,对机械结构的力学性能研究是一个很大的技术难点,本课题解决了干涉仪两维角度校正、镜面装校控制、抗力学振动研究等一系列难点,获得重量轻、刚度大和力学稳定性好的干涉仪。
[Abstract]:The interferometer can be used to detect atmospheric temperature, humidity profile and cloud parameters, which is of great value to the development of weather forecast, atmospheric composition analysis and military meteorological support in China. This kind of interference spectrum technology is realized by Michelson interference principle. It has a series of remarkable advantages such as high luminous flux, high spectral resolution and wide measurement spectrum range, which has attracted the attention of the scientific community. According to the optical requirements of spaceborne interferometer, the interferometer machinery is studied and designed, and the frame interferometer structure is determined. The internal moving mirror assembly, laser detector assembly, pneumatic locking device, Beam splitter and fixed mirror adjustment mechanism and other components are designed. In order to solve the problem of the change of interference beam parallelism after mechanical test, the two dimensional adjusting mechanism of fixed mirror is studied and analyzed to solve the problem of interferometer environment change or mechanical experiment. The resolution of azimuth angle adjustment is 1.7 microarc and pitch direction is 1.73 microarc. The problems of beam splitter, moving mirror and fixed mirror in interferometer due to the change of alignment profile are simulated and analyzed. According to the analysis results, the maximum pressure applied by beam splitter, moving mirror and fixed mirror is determined by using suitable flexible supporting material. The finite element analysis model of interferometer is established, the mode of interferometer is analyzed, the condition of micro-sloshing is simulated, the anti-interference ability of interferometer is analyzed, and the change of mirror angle is about 2 microarcs at different frequencies. The acceleration, shock, sinusoidal vibration and random vibration of the locked state interferometer are simulated and calculated. The results show that the maximum equivalent stress of each condition is lower than the material yield strength, which meets the requirements of strength design. Finally, the accuracy of the previous analysis data is verified by the mechanical environment test. For spaceborne interferometers, the study of mechanical properties of mechanical structures is a great technical difficulty. This subject solves a series of difficulties such as two dimensional angle correction of interferometer, mirror mounting control, mechanical vibration research and so on. A interferometer with high stiffness and good mechanical stability.
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TH744.3

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本文编号:1907610

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