【摘要】：隨著天文觀測(cè)對(duì)望遠(yuǎn)鏡分辨力要求不斷地提高,加大口徑是提高分辨力的有效途徑,而大口徑望遠(yuǎn)鏡制造難度大,現(xiàn)代大型望遠(yuǎn)鏡多采用相干合成孔徑技術(shù)。相位調(diào)制器是相干合成孔徑望遠(yuǎn)鏡中光束合成機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件,相位調(diào)制器運(yùn)動(dòng)信息的檢測(cè)精度和速度決定了相位調(diào)制器的調(diào)制精度和控制帶寬,提高相位調(diào)制器的調(diào)制精度和控制帶寬有助于提高合成孔徑望遠(yuǎn)鏡的成像分辨力。相位調(diào)制器運(yùn)動(dòng)信息包括俯仰角度、方位角和軸向位移三個(gè)自由度(3-DOF),三個(gè)或者多個(gè)自由度的實(shí)時(shí)測(cè)量方法還處于發(fā)展階段,單個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多自由度測(cè)量的方法極少,而傳統(tǒng)的多自由度測(cè)量方法是結(jié)合多套測(cè)量設(shè)備或者傳感器同時(shí)對(duì)待測(cè)物進(jìn)行測(cè)量,不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以裝調(diào)而且設(shè)備之間相互影響引入更多誤差項(xiàng)。本課題研究相位調(diào)制器的三自由度測(cè)試技術(shù),實(shí)現(xiàn)包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角度和一個(gè)軸向位移測(cè)量,本文研究?jī)?nèi)容包括四部分。光學(xué)干涉測(cè)量具有精度高、可溯源和非接觸測(cè)量等天然優(yōu)勢(shì),成為精密測(cè)量的重要手段,本文第一部分對(duì)光學(xué)干涉精密測(cè)量技術(shù)和基于光學(xué)干涉及相關(guān)技術(shù)的多自由度測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行廣泛調(diào)研,文中對(duì)目前業(yè)內(nèi)的最新成果進(jìn)行綜述。第二部分中提出3個(gè)位移測(cè)量傳感同時(shí)實(shí)現(xiàn)三自由度測(cè)量,在測(cè)量坐標(biāo)系中測(cè)量出待測(cè)面上三個(gè)及以上測(cè)量點(diǎn)的位移量,基于平面法線向量法實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量和位移測(cè)量。建立了測(cè)量模型和誤差模型,對(duì)此方法進(jìn)行了理論分析和誤差源的分析,說(shuō)明了該方法的正確性,在計(jì)算機(jī)中對(duì)其進(jìn)行仿真,結(jié)果證明了在誤差源有效控制的情況下,可實(shí)現(xiàn)角度測(cè)量精度在微弧度量級(jí),位移測(cè)量精度在納米量級(jí)。第三部分設(shè)計(jì)了基于外差干涉的多自由度測(cè)量系統(tǒng),三自由度測(cè)量系統(tǒng)的詳細(xì)描述中介紹了激光外差干涉基本原理,結(jié)構(gòu)組成和信號(hào)處理。位移測(cè)量部分直接采用外差干涉信號(hào)處理方法進(jìn)行處理,分析了包括最小二乘法、IQ正交解法和FFT(快速傅里葉變換)常用三種相位提出法。角度測(cè)量采用CCD采集干涉條紋,分析條紋的空間頻率采用FFT和條紋間距方法。第四部分設(shè)計(jì)并搭建了三自由度測(cè)量實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)證第二部分中基于平面法線向量的測(cè)量方案,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了儀器和位移傳感器安裝位置和快反鏡偏轉(zhuǎn)的標(biāo)定實(shí)驗(yàn);進(jìn)行了角度測(cè)量和位移測(cè)量,角度測(cè)量范圍在0.45mrad范圍內(nèi)測(cè)量準(zhǔn)確度在3.39μrad范圍內(nèi);位移測(cè)量準(zhǔn)確度在50nm范圍內(nèi)。驗(yàn)證了所提方法的正確性和實(shí)用性。
【圖文】：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)成為人類探索宇宙奧秘的的遠(yuǎn)和看的清是望遠(yuǎn)鏡不斷追求的目標(biāo)，傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡受到口徑限制的影響，不能滿足天文觀測(cè)的高分辨力要求，各國(guó)科學(xué)家采用了很望遠(yuǎn)鏡分辨力，其中20世紀(jì)70年代提出的相干合成孔徑成像技術(shù)[統(tǒng)分辨力提供了新的方法，現(xiàn)代大型望遠(yuǎn)鏡多采用相干合成孔徑遠(yuǎn)鏡。相干合成孔徑系統(tǒng)利用多個(gè)小孔徑實(shí)現(xiàn)等效于大口徑望遠(yuǎn)效克服了大型單口徑望遠(yuǎn)鏡制造困難等問(wèn)題。相干合成孔徑系統(tǒng)中是決定整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素，，甚大望遠(yuǎn)鏡VLT的光束合成如路中實(shí)現(xiàn)光程和方向調(diào)節(jié)的相位調(diào)制器是相干合成孔徑望遠(yuǎn)鏡中的關(guān)鍵部件，相位調(diào)制器運(yùn)動(dòng)信息的檢測(cè)精度和速度決定了相位調(diào)度和控制帶寬，提高相位調(diào)制器的調(diào)制精度和控制帶寬有助于提高鏡的成像分辨力。相位調(diào)制器運(yùn)動(dòng)信息包括俯仰角度、方位角和1.1(b)所示，研究用于三自由度相位調(diào)制器運(yùn)動(dòng)信息測(cè)量的方法具

第 1 章 緒 論ll Howard 等[15]在 2001 年實(shí)現(xiàn)了高分辨達(dá)到 20pm�；诳烧{(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光F-P 干涉腔進(jìn)行伺服鎖定，實(shí)現(xiàn)可溯源測(cè)差邁克爾遜干涉儀的混合誤差檢測(cè)和商05 年日本大阪大學(xué)的 Shuko Yokoyama 的位移測(cè)量[16]，實(shí)現(xiàn)了3MHz的振動(dòng)測(cè)的 Yang Xiufang 等設(shè)計(jì)了雙 F-P 干涉2007 年上海光機(jī)所何國(guó)田等采用新的相進(jìn)行改進(jìn)[18]，提高了 LD 干涉儀的測(cè)量精
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH743

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2675821