大口径压电倾斜镜的反作用力分析及补偿研究
发布时间：2023-03-24 18:26
大口径高谐振频率压电快速倾斜镜(Piezoelectric fast steering mirror,PFSM)在成为快速倾斜镜(Fast steering mirror,FSM)的重要发展方向时,面临一些亟待解决的技术难题。譬如随着通光口径和谐振频率的提高,PFSM底座输出的反作用力会与光学平台有效光学元件形成耦合动态干扰,限制自适应光学系统的光束稳定精度和倾斜像差校正能力。论文从传统四点驱动布局PFSM的工作原理出发,提出了PFSM反作用力特性分析的机械-压电耦合模型,并结合逆压电效应和机械动力学平衡关系,建立了PFSM动态反作用力的耦合数理方程。论文分析了PFSM反作用力的产生机理,设计出基于牛顿第三定律的PFSM反作用力补偿系统,建立了PFSM反作用力完全补偿消除的动态平衡条件。为厘清大口径PFSM反作用力补偿系统的研究思路,论文以PFSM反作用力动态特性分析到反作用力补偿实验测试研究为主线,从单PFSM分析到配备反作用力补偿系统PFSM研制的逐步深入方式,从以下几个方面展开研究工作。论文首先开展了大口径PFSM输出反作用力对光学平台有效元件的动态耦合干扰研究,为大口径PFSM...
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 自适应光学系统及工作原理
1.2.1 波前校正器
1.2.2 波前像差
1.3 大口径快速倾斜镜的研究发展现状
1.4 快速倾斜镜反作用力分析及补偿技术研究现状
1.5 大口径PFSM反作用力补偿面临的技术难题
1.6 课题研究内容及论文结构
第2章 大口径PFSM反作用力产生机理及耦合干扰研究
2.1 大口径PFSM基本组成
2.1.1 PFSM反射镜
2.1.2 压电陶瓷驱动器
2.1.3 柔性支撑铰链
2.1.4 PFSM基座
2.2 PFSM波前畸变校正原理和动力学模型
2.2.1 PFSM波前整体倾斜校正原理
2.2.2 PFSM光束稳定调整原理
2.2.3 PFSM动力学模型
2.3 PFSM反作用力产生机理
2.4 PFSM反作用力对AO系统的耦合动态干扰
2.4.1 反作用力对AO系统的耦合干扰分析
2.4.2 反作用力对AO系统的耦合干扰测试
2.5 小结
第3章 PFSM动态反作用力耦合数理模型的建立与分析
3.1 PFSM反作用力耦合模型的简化
3.2 PFSM反作用力耦合数学模型的建立
3.3 基于压电耦合理论的PFSM反作用力分析
3.3.1 PZT材料的逆压电效应
3.3.2 压电耦合理论的本构方程模型
3.3.3 PFSM的反作用力特性分析
3.4 基于多体系统刚柔耦合理论的PFSM反作用力分析
3.4.1 PFSM多体系统刚柔耦合分析的基本理论
3.4.2 PFSM多体系统刚柔耦合动力学求解模型的建立
3.4.3 PFSM多体系统刚柔耦合动力学特性分析
3.5 小结
第4章 PFSM反作用力补偿系统设计与分析
4.1 四点驱动PFSM的布局分析
4.2 PFSM反作用力补偿结构设计及原理分析
4.2.1 PFSM的反作用力补偿消除结构设计
4.2.2 PFSM的反作用力补偿消除原理
4.3 PFSM反作用力补偿消除平衡关系模型的建立
4.4 PFSM动态反作用力的补偿消除分析
4.5 堆叠式PZT驱动器动态应力分析
4.5.1 堆叠式PZT驱动器动态受弯应力模型
4.5.2 堆叠式PZT驱动器动态受弯应力分析
4.6 小结
第5章 大口径PFSM反作用力实验研究
5.1 实验测试方案设计
5.2 PFSM性能指标的实验研究
5.2.1 PFSM偏转角行程的实验研究
5.2.2 PFSM机械谐振频率的实验研究
5.3 PFSM反作用力及补偿消除的实验研究
5.3.1 PFSM反作用力特性的实验研究
5.3.2 PFSM反作用力补偿消除的实验研究
5.4 总结
第6章 总结与展望
6.1 论文的主要研究内容
6.2 创新工作总结
6.3 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3769622
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 自适应光学系统及工作原理
1.2.1 波前校正器
1.2.2 波前像差
1.3 大口径快速倾斜镜的研究发展现状
1.4 快速倾斜镜反作用力分析及补偿技术研究现状
1.5 大口径PFSM反作用力补偿面临的技术难题
1.6 课题研究内容及论文结构
第2章 大口径PFSM反作用力产生机理及耦合干扰研究
2.1 大口径PFSM基本组成
2.1.1 PFSM反射镜
2.1.2 压电陶瓷驱动器
2.1.3 柔性支撑铰链
2.1.4 PFSM基座
2.2 PFSM波前畸变校正原理和动力学模型
2.2.1 PFSM波前整体倾斜校正原理
2.2.2 PFSM光束稳定调整原理
2.2.3 PFSM动力学模型
2.3 PFSM反作用力产生机理
2.4 PFSM反作用力对AO系统的耦合动态干扰
2.4.1 反作用力对AO系统的耦合干扰分析
2.4.2 反作用力对AO系统的耦合干扰测试
2.5 小结
第3章 PFSM动态反作用力耦合数理模型的建立与分析
3.1 PFSM反作用力耦合模型的简化
3.2 PFSM反作用力耦合数学模型的建立
3.3 基于压电耦合理论的PFSM反作用力分析
3.3.1 PZT材料的逆压电效应
3.3.2 压电耦合理论的本构方程模型
3.3.3 PFSM的反作用力特性分析
3.4 基于多体系统刚柔耦合理论的PFSM反作用力分析
3.4.1 PFSM多体系统刚柔耦合分析的基本理论
3.4.2 PFSM多体系统刚柔耦合动力学求解模型的建立
3.4.3 PFSM多体系统刚柔耦合动力学特性分析
3.5 小结
第4章 PFSM反作用力补偿系统设计与分析
4.1 四点驱动PFSM的布局分析
4.2 PFSM反作用力补偿结构设计及原理分析
4.2.1 PFSM的反作用力补偿消除结构设计
4.2.2 PFSM的反作用力补偿消除原理
4.3 PFSM反作用力补偿消除平衡关系模型的建立
4.4 PFSM动态反作用力的补偿消除分析
4.5 堆叠式PZT驱动器动态应力分析
4.5.1 堆叠式PZT驱动器动态受弯应力模型
4.5.2 堆叠式PZT驱动器动态受弯应力分析
4.6 小结
第5章 大口径PFSM反作用力实验研究
5.1 实验测试方案设计
5.2 PFSM性能指标的实验研究
5.2.1 PFSM偏转角行程的实验研究
5.2.2 PFSM机械谐振频率的实验研究
5.3 PFSM反作用力及补偿消除的实验研究
5.3.1 PFSM反作用力特性的实验研究
5.3.2 PFSM反作用力补偿消除的实验研究
5.4 总结
第6章 总结与展望
6.1 论文的主要研究内容
6.2 创新工作总结
6.3 后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3769622
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3769622.html
