本文關(guān)鍵詞：基于SiC厚鏡的大口徑主鏡面形校正技術(shù)的研究

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【摘要】：隨著光學遙感器口徑的不斷增大,在集光能力和分辨力不斷提高的同時,最大限度地提高主鏡面形精度是光學遙感器研制的重要目標。對于大口徑望遠鏡,傳統(tǒng)的支撐方式不僅成本高技術(shù)難度大,而且很難滿足面形需求。主動光學技術(shù)能夠?qū)崟r調(diào)整光學元件變形保證良好的面形精度,很大程度地降低了大口徑望遠鏡的制造成本,提高了成像質(zhì)量。相比于傳統(tǒng)主鏡支撐的被動支撐技術(shù),采用主動光學的反射鏡支撐系統(tǒng)被稱為主動支撐技術(shù)。本文主要研究在軌工況下,基于主被動復(fù)合支撐的某光學遙感器2m Si C主鏡主動支撐技術(shù),主要開展了如下幾方面的研究工作:1、在概述國內(nèi)外大口徑望遠鏡主動支撐方式的基礎(chǔ)上,詳細的闡述了各種支撐方式的特點,并總結(jié)了大口徑反射鏡主動支撐的發(fā)展方向。2、針對主鏡被動支撐為主、主動支撐為輔的主被動復(fù)合支撐方案,詳述了主動光學原理、主被動支撐兼容原理、面形的zernike分解與擬合的相關(guān)基礎(chǔ)性理論。3、針對2m Si C厚鏡提出了一種主動支撐方案。根據(jù)實際工況將待校正像差確定為像散和三葉,校正范圍為?/100-1?(?(28)632.8nm)。將主鏡背部輕量化筋交匯處的33個點作為候選點,通過有限元分析提取1000×33的剛度矩陣,并通過SVD(奇異值分解法)提取模型的本征模態(tài),用以分析主鏡的校正能力。根據(jù)待校正像差、剛度矩陣和本征模態(tài)求解校正力,并以遺傳算法為核心算法搭建isight優(yōu)化鏈路,得到的18個主動點對1?的像差的校正能力為:0°像散3.71%,45°像散3.65%,45°三葉12.8%,0°三葉13.5%。4、本文研究了18個促動器失效對4種?/100像差的影響,得出1-3個促動器失效對系統(tǒng)的影響不大,主動支撐系統(tǒng)具有高冗余度和強健性的結(jié)論。通過對促動器輸出誤差的分析,得出當促動器輸出誤差為±0.1N時,系統(tǒng)具有校正?/100像差的能力。根據(jù)上述分析結(jié)果,本文給出了促動器的設(shè)計指標。5、促動器設(shè)計。由于促動器工作于太空中,所以將其結(jié)構(gòu)形式確定為步進電機+絲杠。根據(jù)設(shè)計指標對電機、傳動機構(gòu)、傳感器等進行了型號選擇,并對其進行開環(huán)檢測。6、為驗證主被動支撐兼容原理、主動支撐方案的可行性,采用2m主鏡主動支撐設(shè)計方法設(shè)計了680mm縮比鏡主動支撐,并在已檢測面形的基礎(chǔ)上進行了仿真實驗。本文提出了在軌工況下2m主鏡主被動復(fù)合支撐下的主動支撐方案并開展了相應(yīng)實驗,豐富了主動光學理論。
【關(guān)鍵詞】：空間光學遙感器 主動光學 主動支撐 面形校正
【學位授予單位】：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH743
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 選題背景與意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢13-23
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀13-21
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.2.3 發(fā)展趨勢22-23
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容23-24
• 1.4 本章小結(jié)24-26
• 第2章 主動校正與面形擬合理論26-38
• 2.1 主動光學原理26-27
• 2.2 主被動兼容原理27-31
• 2.3 像差分解與面形擬合31-36
• 2.3.1 像差分解31-33
• 2.3.2 面形擬合33-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第3章 面形的主動校正技術(shù)38-57
• 3.1 校正目標分析38-39
• 3.2 主動點布局優(yōu)化39-49
• 3.2.1 優(yōu)化策略39-41
• 3.2.2 優(yōu)化算法的選取41-43
• 3.2.3 剛度矩陣提取43-44
• 3.2.4 本征模態(tài)分解44-46
• 3.2.5 校正力解算與i SIGHT鏈路搭建46-49
• 3.3 優(yōu)化結(jié)果與校正能力分析49-55
• 3.3.1 優(yōu)化結(jié)果49-50
• 3.3.2 促動器失效研究50-52
• 3.3.3 促動器輸出誤差對像差校正的影響52-53
• 3.3.4 促動器設(shè)計指標53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 促動器設(shè)計57-70
• 4.1 促動器結(jié)構(gòu)設(shè)計57-58
• 4.2 促動器元器件選型58-65
• 4.2.1 梯形絲杠與減速器的選型58-59
• 4.2.2 電機的選型59-61
• 4.2.3 力傳感器的選型61-62
• 4.2.4 其他部件的選型62-65
• 4.3 促動器檢測65-67
• 4.4 促動器與主鏡組件有限元分析67
• 4.5 本章小結(jié)67-70
• 第5章 主動光學實驗與分析70-83
• 5.1 縮比鏡主動支撐設(shè)計70-74
• 5.2 主動光學實驗方案74-76
• 5.3 主動光學仿真實驗76-80
• 5.3.1 初始面形檢測與擬合76-77
• 5.3.2 剛度矩陣提取77-79
• 5.3.3 待校正像差分解與面形校正79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-83
• 第6章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 論文的研究成果83-84
• 6.2 論文的創(chuàng)新點84
• 6.3 下一步計劃84-85
• 參考文獻85-89
• 在學期間學術(shù)成果89-91
• 指導教師及作者簡介91-93
• 致謝93

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