【摘要】：隨著多目標(biāo)巡天望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的迅速發(fā)展,承載高密度光纖定位單元的焦面板系統(tǒng)散熱問題成為影響系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素。為了解決LAMOST焦面板上熱源密集分布帶來的焦面板溫度上升、溫度變形、使望遠(yuǎn)鏡大氣視寧度變差等影響望遠(yuǎn)鏡觀測精度的問題,本文提出了一種新型的焦面板集成散熱設(shè)計,通過在密集分布的光纖單元孔間隙中設(shè)計多條并行曲線復(fù)合溝槽對焦面板進(jìn)行強(qiáng)制對流散熱,并通過對冷卻介質(zhì)的溫度進(jìn)行精確控制實現(xiàn)了焦面板溫度的主動控制。設(shè)計的多條曲線復(fù)合溝槽不僅要滿足高密度光纖定位的散熱及空間需求,又要解決在焦面板狹窄空間的制造和密封難題,同時要保證整體系統(tǒng)承載力學(xué)性能穩(wěn)定。用CAD軟件對焦面板建模,并利用有限元軟件進(jìn)行剛度分析,同時利用流體分析軟件對焦面板進(jìn)行流速分配和在不同的進(jìn)水口溫度下進(jìn)行焦面板溫度場仿真。加工制作了用于實驗的焦面板模型,并搭建了散熱系統(tǒng)實驗平臺,先對焦面板及其密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓力和密封性測試,然后進(jìn)行實驗來分析焦面板集成散熱系統(tǒng)的散熱效果。最后設(shè)計了焦面板集成散熱系統(tǒng)主動控溫模塊,實現(xiàn)了冷卻介質(zhì)溫度的精確控制,并仿真分析了其對焦面板周圍環(huán)境溫度的影響。仿真和實驗結(jié)果表明,本文設(shè)計的焦面板集成散熱系統(tǒng)設(shè)計可以在光纖定位單元工作期間有效保證焦面板的溫度場穩(wěn)定和溫度的近似均勻分布,整個焦面板的溫差能控制在恒定的范圍內(nèi),同時焦面板集成散熱系統(tǒng)主動控溫設(shè)計可以精確的實現(xiàn)冷卻介質(zhì)的溫度跟隨環(huán)境溫度變化,從而不會對焦面板周圍的環(huán)境溫度產(chǎn)生影響。
【圖文】：

現(xiàn)新的天文現(xiàn)象和新的天體［１＿３］。逡逑隨著各國對天文望遠(yuǎn)鏡投入的增加，國際上多目標(biāo)發(fā)展，特別是英澳天文臺的２ＤＦ巡天和美國斯隆數(shù)施，獲取到了極其豐富的恒星和星系光譜信息，從ＬＡＭＯＳＴ）望遠(yuǎn)鏡位于中國科學(xué)院國家天文臺興之一。ＬＡＭＯＳＴ望遠(yuǎn)鏡開創(chuàng)性地將施密特望遠(yuǎn)鏡來，它投入使用了最多的光纖數(shù)目（４０００根），創(chuàng)動光學(xué)技術(shù)，并且同時使用了兩塊拼接鏡片，減少些先進(jìn)技術(shù)的投入使用，使得ＬＡＭＯＳＴ望遠(yuǎn)鏡在５的通光口徑，從而可以觀測到更暗的星體和更大Ｔ望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖。望遠(yuǎn)鏡的改正鏡ＭＡ負(fù)責(zé)接改變改正鏡的姿態(tài)來實現(xiàn)對不同天區(qū)的觀測，主鏡線，同時將光線傳遞到光纖定位單元的光纖上，再的天體光譜，實現(xiàn)測量逡逑

可以獲得的光譜數(shù)目也自然超過其他望遠(yuǎn)鏡［７＿１４］。焦面板作為安裝固定光纖定位逡逑單元的基座，為了保證望遠(yuǎn)鏡的觀測精度，需要保證自身的各項指標(biāo)達(dá)到要求，逡逑包括加工精度，工作時的位置及形狀精度等［１５＿１９］。圖１．２為ＬＡＭＯＳＴ望遠(yuǎn)鏡焦逡逑面板實物圖。逡逑ＩW逡逑圖１．２邋ＬＡＭＯＳＴ望遠(yuǎn)鏡焦面板逡逑１．３研究的背景及意義逡逑焦面板的尺寸越小，對光路的影響越小，對望遠(yuǎn)鏡的觀測影響就越小，而焦逡逑面板上的光纖數(shù)目越多，能夠接收到的光譜數(shù)量就越多，望遠(yuǎn)鏡的效率越高。因逡逑此需要外形尺寸小可以布置更多光纖定位單元的焦面板。目前建成投入使用的焦逡逑面板直徑是１．７５米，上面放置有４０００個光纖定位單元，可以同時獲得４０００個逡逑天體的光譜光纖定位單元采用雙回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由兩個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動偏心軸和逡逑中心軸實現(xiàn)光纖頭的圓周運(yùn)動，每個單元具有獨自的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)［１１＿１２］。在觀測逡逑期間，４０００多個單元上電路板、電機(jī)以及機(jī)械摩擦都將會產(chǎn)生熱量，這些熱量逡逑一部分通過傳導(dǎo)的方式傳遞到焦面板上，引起焦面板溫度的上升，使焦面板發(fā)生逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH751

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696187