大口径空间Sic反射镜检测中重力和应力解耦技术研究

发布时间：2020-05-07 18:07

【摘要】：空间大口径光学元件,要求地面检测精度和空间使用环境下的光学精度具有一致性。在加工过程中,大口径光学元件受重力场、温度场、装夹应力等因素耦合作用,容易发生面形非定常变化,这种变化和加工误差具有强耦合性,且很难和镜面实际误差进行有效分离。不同的测量方法和测量过程中,镜面姿态及位置的差异,都会影响测量结果的不确定度。进行镜面误差测量多因素解耦分析,获得镜面真实误差,解决多种因素耦合作用下镜面状态的天地一致性,提高测量的可信度,是确保空间大口径反射镜研制质量的重要基础。本文以1米口径的Sic(碳化硅)非球面反射主镜为研究对象,采用有限元分析的方法,建立了力学模型,分析了重力以及支撑应力对反射主镜面形形变的作用,采用了基于零位补偿检验原理的竖直以及水平放置两种测量方案进行面形检测。结合反射主镜的力学模型,对6点浮动支撑的光轴水平检测支撑方案进行了仿真分析,并对6点浮动支撑的光轴水平检测支撑结构进行了实验分析和试验验证。采用多角度旋转的方法,利用Zernike多项式面形误差分析,建立了重力误差分离数学模型,设计了波前重构分离重力误差的方法。通过对支撑结构以及重力旋转测量进行的多组比对实验中可以看出,六点浮动支撑结构有效的避免了支撑应力对于反射主镜表面面形的影响,并且能够保证在测量过程中,无论反射主镜怎样放置都能得出相应的正确测量结果,可以有效减小支撑应力以及重力对反射主镜检测过程带来的影响。同时,搭建了 1米口径Sic反射主镜面形误差测试光路,采用光轴竖直放置与光轴水平放置两种方法进行反射主镜的面形检测,并对两种方法的检测结果进行了对比分析,经过对比分析,最终选择反射主镜水平放置的方法来检测反射主镜的面形,有利于降低以及减弱支撑应力和重力对反射主镜检测精度的影响。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH74

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本文编号：2653347