本文關(guān)鍵詞：大口徑合成孔徑望遠(yuǎn)鏡拼接誤差分析與控制技術(shù)研究

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【摘要】：無論天基還是地基望遠(yuǎn)鏡,一個共同的發(fā)展趨勢就是追求更高的觀測分辨率,從而使得望遠(yuǎn)鏡的口徑不斷增大。通光孔徑的尺寸在一定程度上成為了反映天文望遠(yuǎn)鏡觀測能力的指標(biāo),但是,主鏡尺寸的不斷增大,給望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計、加工、制造、檢測等技術(shù)帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。拼接望遠(yuǎn)鏡雖然可以使望遠(yuǎn)鏡口徑越來越大,但也帶來了許多新的問題,如拼接分塊鏡的失調(diào)誤差,如平移誤差、傾斜誤差、拼接間隙誤差等,以及各拼接分塊鏡的各自面形誤差、反射率偏差等,所有這些誤差都會降低成像的質(zhì)量,因此,各拼接分塊的鏡面必須恰當(dāng)?shù)毓蚕嗟酵粋�主面上。本論文以上海技物所承擔(dān)的中科院重點(diǎn)創(chuàng)新項目“超大口徑紅外合成孔徑相機(jī)”中2米口徑拼接望遠(yuǎn)鏡主鏡為對象,對大口徑反射鏡拼接誤差進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容如下,設(shè)計了2米拼接望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng),給出了2米SiC拼接主鏡的輕量化和支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)輕量化主鏡的工作狀態(tài),用有限元軟件進(jìn)行了應(yīng)力和變形分析。運(yùn)用幾何光學(xué)像差理論,對拼接主鏡的拼接位置失調(diào)誤差進(jìn)行了分析,通過非球面方程導(dǎo)出了波像差表達(dá)式,建立了波像差與失調(diào)誤差之間的關(guān)系。利用拼接主鏡具有繞光軸旋轉(zhuǎn)對稱的特性,對波像差進(jìn)行了多項式展開,指出了波像差多項式系數(shù)的名稱及其與賽德爾像差之間的關(guān)系。依據(jù)澤尼克多項式可以獲得五種單色像差如球差、慧差、場曲、像散、畸變的誤差系數(shù)。利用光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX建立了拼接主鏡干涉檢測模型,基于此模型,對拼接誤差與干涉條紋的澤尼克多項式的像差之間的關(guān)系進(jìn)行了仿真。編寫了基于Python腳本語言的仿真程序,該程序通過動態(tài)鏈接庫自動獲取ZEMAX干涉條紋澤尼克多項式數(shù)據(jù),極大地提高了仿真效率。本文在對拼接誤差進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上,通過光學(xué)軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證,得出了拋物面反射鏡所有拼接誤差對波像差的影響都是線性疊加的這一結(jié)論。依據(jù)該結(jié)論,提出了基于誤差靈敏度矩陣的拼接誤差線性反演算法。完成了拼接原理樣機(jī)的裝配與實(shí)驗(yàn)平臺的搭建工作。采用Offner零位補(bǔ)償檢測法,通過計算機(jī)控制對單個非球面扇形分塊鏡進(jìn)行了拼接實(shí)驗(yàn),采用光學(xué)數(shù)據(jù)分析軟件SAGUARO對實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果驗(yàn)證了澤尼克多項式的有效性。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH743

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本文編號：1179759