【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(cè)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(jì),通過在密集分布的光纖單元孔間隙中設(shè)計(jì)多條并行曲線復(fù)合溝槽對(duì)焦面板進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流散熱,并通過對(duì)冷卻介質(zhì)的溫度進(jìn)行精確控制實(shí)現(xiàn)了焦面板溫度的主動(dòng)控制。設(shè)計(jì)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(shí)要保證整體系統(tǒng)承載力學(xué)性能穩(wěn)定。用CAD軟件對(duì)焦面板建模,并利用有限元軟件進(jìn)行剛度分析,同時(shí)利用流體分析軟件對(duì)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(chǎng)仿真。加工制作了用于實(shí)驗(yàn)的焦面板模型,并搭建了散熱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),先對(duì)焦面板及其密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓力和密封性測(cè)試,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來分析焦面板集成散熱系統(tǒng)的散熱效果。最后設(shè)計(jì)了焦面板集成散熱系統(tǒng)主動(dòng)控溫模塊,實(shí)現(xiàn)了冷卻介質(zhì)溫度的精確控制,并仿真分析了其對(duì)焦面板周圍環(huán)境溫度的影響。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的焦面板集成散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以在光纖定位單元工作期間有效保證焦面板的溫度場(chǎng)穩(wěn)定和溫度的近似均勻分布,整個(gè)焦面板的溫差能控制在恒定的范圍內(nèi),同時(shí)焦面板集成散熱系統(tǒng)主動(dòng)控溫設(shè)計(jì)可以精確的實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的溫度跟隨環(huán)境溫度變化,從而不會(huì)對(duì)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(duì)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(tái)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(tái)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(dòng)光學(xué)技術(shù)，并且同時(shí)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(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)不同天區(qū)的觀測(cè)，主鏡線，同時(shí)將光線傳遞到光纖定位單元的光纖上，再的天體光譜，實(shí)現(xiàn)測(cè)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(cè)精度，需要保證自身的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求，逡逑包括加工精度，工作時(shí)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(shí)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(duì)光路的影響越小，對(duì)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)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(gè)光纖定位單元，可以同時(shí)獲得４０００個(gè)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(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心軸和逡逑中心軸實(shí)現(xiàn)光纖頭的圓周運(yùn)動(dòng)，每個(gè)單元具有獨(dú)自的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)［１１＿１２］。在觀測(cè)逡逑期間，４０００多個(gè)單元上電路板、電機(jī)以及機(jī)械摩擦都將會(huì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH751

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696187