本文關(guān)鍵詞：基于子孔徑掃描的大口徑光學(xué)系統(tǒng)波前檢測技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 測量 哈特曼原理 波前重構(gòu) 斜率檢測 誤差分析

【摘要】：近年來,大口徑的空間望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)在航天領(lǐng)域以及軍事國防領(lǐng)域的作用日益顯著,先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、加工技術(shù)也隨之飛速發(fā)展。當(dāng)前人們對空間光學(xué)系統(tǒng)集光能力和分辨率的要求不斷提高,新一代空間光學(xué)系統(tǒng)口徑不斷增大,這提高了相應(yīng)的加工與檢測難度。大口徑空間相機(jī)的研制離不開高精度的光學(xué)檢測技術(shù)。特別是總裝完成的光學(xué)系統(tǒng),一般在發(fā)射升空之后無法對其進(jìn)行除調(diào)焦之外的維修和調(diào)整,所以在總裝之后、發(fā)射之前對其進(jìn)行的波前檢測必不可少。目前工程中比較常用的光學(xué)系統(tǒng)波前檢測手段需要借助于外部大口徑平行光管,模擬無窮遠(yuǎn)目標(biāo)入射待檢系統(tǒng)來檢測系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF),作為評價(jià)系統(tǒng)像質(zhì)的指標(biāo)。但大口徑平行光管制造成本較高,且運(yùn)輸難度大,很難實(shí)現(xiàn)外場條件下的檢測。因此對于大口徑望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的外場條件波前檢測,迫切需要新的方法來實(shí)現(xiàn)。本論文的研究主要針對掃描哈特曼檢測技術(shù)。這一檢測技術(shù)由本實(shí)驗(yàn)室提出,適用于總裝完畢的大口徑空間光學(xué)系統(tǒng)的波像差檢測。該技術(shù)基于哈特曼原理,以小口徑平行光管在待檢系統(tǒng)全口徑范圍的掃描采樣取代大口徑檢具,實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)波像差的直接檢測,比傳統(tǒng)以調(diào)制傳遞函數(shù)為指標(biāo)評價(jià)系統(tǒng)像質(zhì)的技術(shù)更直觀。此外,這一檢測技術(shù)大大降低了檢測成本,避免了大口徑檢具的運(yùn)輸、裝調(diào),有望實(shí)現(xiàn)大口徑光學(xué)系統(tǒng)的外場檢測。本文主要研究工作主要圍繞以下幾個(gè)方面展開:1、介紹掃描哈特曼檢測技術(shù)原理,利用小口徑平行光管掃描遍歷系統(tǒng)通光口徑實(shí)現(xiàn)對待檢系統(tǒng)全口徑的檢測。對相關(guān)算法進(jìn)行了研究并利用計(jì)算機(jī)仿真對一離軸三反系統(tǒng)進(jìn)行模擬檢測,分析了算法精度。進(jìn)行了原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了檢測技術(shù)原理上的可行性。2、掃描哈特曼檢測技術(shù)的指向誤差分析。對檢測過程中導(dǎo)軌指向誤差的影響進(jìn)行了理論分析,確定了檢測技術(shù)所用設(shè)備的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。通過計(jì)算機(jī)仿真并結(jié)合原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的軟件模型,對不同形式的指向誤差分別分析了其對檢測精度的影響。3、針對掃描哈特曼檢測技術(shù)中導(dǎo)軌指向誤差這一主要誤差源,對技術(shù)中二維長行程導(dǎo)軌進(jìn)行了大口徑高精度標(biāo)定,設(shè)計(jì)了誤差補(bǔ)償方案并開發(fā)相關(guān)控制系統(tǒng)。開發(fā)在線自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)并進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),為實(shí)現(xiàn)實(shí)際檢測過程中的在線標(biāo)定補(bǔ)償功能打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),對檢測技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐起到了重要作用。
【關(guān)鍵詞】：測量 哈特曼原理 波前重構(gòu) 斜率檢測 誤差分析
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 條紋反射檢測技術(shù)13-14
• 1.2.2 干涉儀自準(zhǔn)檢測技術(shù)14-16
• 1.2.3 子孔徑拼接檢測技術(shù)16-17
• 1.2.4 平行光管模擬無窮遠(yuǎn)目標(biāo)檢測技術(shù)17-18
• 1.2.5 夏克-哈特曼波前傳感技術(shù)18-19
• 1.2.6 五棱鏡掃描檢測技術(shù)19-21
• 1.2.7 系統(tǒng)自發(fā)平行光檢測技術(shù)21-22
• 1.3 本論文研究目的22-23
• 1.4 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排23-26
• 1.4.1 論文主要研究內(nèi)容23-24
• 1.4.2 論文結(jié)構(gòu)安排24-26
• 第2章 掃描哈特曼檢測技術(shù)理論基礎(chǔ)26-46
• 2.1 掃描哈特曼檢測技術(shù)原理26-29
• 2.2 質(zhì)心提取與波前重構(gòu)算法29-38
• 2.2.1 質(zhì)心提取算法29-33
• 2.2.2 波前重構(gòu)算法33-38
• 2.3 算法精度分析與原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)38-44
• 2.3.1 檢測技術(shù)算法精度的仿真分析38-41
• 2.3.2 原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析41-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第3章 掃描哈特曼檢測技術(shù)的指向誤差分析46-56
• 3.1 指向誤差的理論分析46-49
• 3.2 隨機(jī)指向誤差的仿真研究49-52
• 3.3 導(dǎo)軌直線度引入的指向誤差仿真52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第4章 指向誤差在線補(bǔ)償系統(tǒng)56-80
• 4.1 二維導(dǎo)軌指向誤差標(biāo)定實(shí)驗(yàn)56-67
• 4.1.1 水平導(dǎo)軌的扭擺標(biāo)定實(shí)驗(yàn)58-64
• 4.1.2 二維導(dǎo)軌大口徑俯仰-扭擺標(biāo)定實(shí)驗(yàn)64-67
• 4.2 在線補(bǔ)償系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)67-72
• 4.3 在線補(bǔ)償系統(tǒng)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析72-78
• 4.3.1 補(bǔ)償系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)73-75
• 4.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)自由度獨(dú)立性實(shí)驗(yàn)75-76
• 4.3.3 預(yù)設(shè)指向誤差的補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)76-77
• 4.3.4 二維導(dǎo)軌單向運(yùn)動(dòng)全程的補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)77-78
• 4.4 本章小結(jié)78-80
• 第5章 總結(jié)與展望80-82
• 5.1 論文主要研究內(nèi)容與總結(jié)80-81
• 5.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)81
• 5.3 下一步工作展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況88-90
• 指導(dǎo)教師及作者簡介90-92
• 致謝92

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