基于SiC厚镜的大口径主镜面形校正技术的研究

发布时间：2017-08-20 04:23

  本文关键词：基于SiC厚镜的大口径主镜面形校正技术的研究

  更多相关文章： 空间光学遥感器 主动光学 主动支撑 面形校正

【摘要】：随着光学遥感器口径的不断增大,在集光能力和分辨力不断提高的同时,最大限度地提高主镜面形精度是光学遥感器研制的重要目标。对于大口径望远镜,传统的支撑方式不仅成本高技术难度大,而且很难满足面形需求。主动光学技术能够实时调整光学元件变形保证良好的面形精度,很大程度地降低了大口径望远镜的制造成本,提高了成像质量。相比于传统主镜支撑的被动支撑技术,采用主动光学的反射镜支撑系统被称为主动支撑技术。本文主要研究在轨工况下,基于主被动复合支撑的某光学遥感器2m Si C主镜主动支撑技术,主要开展了如下几方面的研究工作:1、在概述国内外大口径望远镜主动支撑方式的基础上,详细的阐述了各种支撑方式的特点,并总结了大口径反射镜主动支撑的发展方向。2、针对主镜被动支撑为主、主动支撑为辅的主被动复合支撑方案,详述了主动光学原理、主被动支撑兼容原理、面形的zernike分解与拟合的相关基础性理论。3、针对2m Si C厚镜提出了一种主动支撑方案。根据实际工况将待校正像差确定为像散和三叶,校正范围为?/100-1?(?(28)632.8nm)。将主镜背部轻量化筋交汇处的33个点作为候选点,通过有限元分析提取1000×33的刚度矩阵,并通过SVD(奇异值分解法)提取模型的本征模态,用以分析主镜的校正能力。根据待校正像差、刚度矩阵和本征模态求解校正力,并以遗传算法为核心算法搭建isight优化链路,得到的18个主动点对1?的像差的校正能力为:0°像散3.71%,45°像散3.65%,45°三叶12.8%,0°三叶13.5%。4、本文研究了18个促动器失效对4种?/100像差的影响,得出1-3个促动器失效对系统的影响不大,主动支撑系统具有高冗余度和强健性的结论。通过对促动器输出误差的分析,得出当促动器输出误差为±0.1N时,系统具有校正?/100像差的能力。根据上述分析结果,本文给出了促动器的设计指标。5、促动器设计。由于促动器工作于太空中,所以将其结构形式确定为步进电机+丝杠。根据设计指标对电机、传动机构、传感器等进行了型号选择,并对其进行开环检测。6、为验证主被动支撑兼容原理、主动支撑方案的可行性,采用2m主镜主动支撑设计方法设计了680mm缩比镜主动支撑,并在已检测面形的基础上进行了仿真实验。本文提出了在轨工况下2m主镜主被动复合支撑下的主动支撑方案并开展了相应实验,丰富了主动光学理论。
【关键词】：空间光学遥感器 主动光学 主动支撑 面形校正
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH743
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 选题背景与意义12-13
• 1.2 国内外发展现状与发展趋势13-23
• 1.2.1 国外发展现状13-21
• 1.2.2 国内发展现状21-22
• 1.2.3 发展趋势22-23
• 1.3 本文的主要研究内容23-24
• 1.4 本章小结24-26
• 第2章 主动校正与面形拟合理论26-38
• 2.1 主动光学原理26-27
• 2.2 主被动兼容原理27-31
• 2.3 像差分解与面形拟合31-36
• 2.3.1 像差分解31-33
• 2.3.2 面形拟合33-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第3章 面形的主动校正技术38-57
• 3.1 校正目标分析38-39
• 3.2 主动点布局优化39-49
• 3.2.1 优化策略39-41
• 3.2.2 优化算法的选取41-43
• 3.2.3 刚度矩阵提取43-44
• 3.2.4 本征模态分解44-46
• 3.2.5 校正力解算与i SIGHT链路搭建46-49
• 3.3 优化结果与校正能力分析49-55
• 3.3.1 优化结果49-50
• 3.3.2 促动器失效研究50-52
• 3.3.3 促动器输出误差对像差校正的影响52-53
• 3.3.4 促动器设计指标53-55
• 3.4 本章小结55-57
• 第4章 促动器设计57-70
• 4.1 促动器结构设计57-58
• 4.2 促动器元器件选型58-65
• 4.2.1 梯形丝杠与减速器的选型58-59
• 4.2.2 电机的选型59-61
• 4.2.3 力传感器的选型61-62
• 4.2.4 其他部件的选型62-65
• 4.3 促动器检测65-67
• 4.4 促动器与主镜组件有限元分析67
• 4.5 本章小结67-70
• 第5章 主动光学实验与分析70-83
• 5.1 缩比镜主动支撑设计70-74
• 5.2 主动光学实验方案74-76
• 5.3 主动光学仿真实验76-80
• 5.3.1 初始面形检测与拟合76-77
• 5.3.2 刚度矩阵提取77-79
• 5.3.3 待校正像差分解与面形校正79-80
• 5.4 本章小结80-83
• 第6章 总结与展望83-85
• 6.1 论文的研究成果83-84
• 6.2 论文的创新点84
• 6.3 下一步计划84-85
• 参考文献85-89
• 在学期间学术成果89-91
• 指导教师及作者简介91-93
• 致谢93

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本文编号：704610