相較于地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡免受大氣湍流擾動(dòng),在拍攝宇宙空間圖像方面具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著對(duì)空間望遠(yuǎn)鏡分辨率要求的不斷提高,望遠(yuǎn)鏡的口徑越做越大。然而,傳統(tǒng)的大口徑反射鏡由于因重力回彈產(chǎn)生過(guò)大鏡面變形、受空間熱環(huán)境影響產(chǎn)生離焦像差等現(xiàn)象的出現(xiàn),面臨著非常嚴(yán)苛的運(yùn)載要求和研制挑戰(zhàn)。針對(duì)以上問(wèn)題,可利用主動(dòng)光學(xué)技術(shù)實(shí)時(shí)對(duì)反射鏡進(jìn)行面形校正。該技術(shù)已成功在地基大口徑望遠(yuǎn)鏡及其縮比的主動(dòng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中應(yīng)用,因此可基于此進(jìn)行空間光學(xué)望遠(yuǎn)鏡主鏡的面形校正技術(shù)研究。為了應(yīng)對(duì)微重力及溫度變化等工作條件,改善空間望遠(yuǎn)鏡主鏡的面形,本文進(jìn)行了音圈促動(dòng)器主動(dòng)支撐系統(tǒng)的鏡面面形校正技術(shù)研究。通過(guò)進(jìn)行理論分析、討論不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能和開(kāi)展數(shù)值模擬分析,給出了面形擬合和主動(dòng)校正求解算法、主動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)以及工況分析結(jié)果。研究?jī)?nèi)容主要分為以下三個(gè)部分:(1)基于對(duì)模態(tài)定標(biāo)法和Zernike多項(xiàng)式擬合法的比較分析,討論了這兩種常見(jiàn)擬合方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合,確定了采用Zernike基底來(lái)擬合面形,最小二乘法求解校正力的方案,并詳細(xì)推導(dǎo)了面形擬合及主動(dòng)校正的過(guò)程。給出了編程流程和利用Matlab工具進(jìn)行編程計(jì)算得出的Zernike系數(shù)和反射鏡剛度矩陣。(2)從空間條件和加工工藝出發(fā),確定反射鏡支撐系統(tǒng)中的反射鏡材料及結(jié)構(gòu)尺寸。對(duì)四種定位支撐方案進(jìn)行具體闡述,設(shè)計(jì)了背部支撐和側(cè)面支撐兩種方案,重點(diǎn)比較了兩種支撐下的反射鏡面形和系統(tǒng)固有頻率,提出反射鏡的背部三點(diǎn)支撐方案。基于優(yōu)化后的主動(dòng)支撐點(diǎn)數(shù)目及排布,并結(jié)合國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)形式力促動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式和驅(qū)動(dòng)方式,闡述了音圈式力促動(dòng)器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)、進(jìn)行關(guān)鍵元器件選型、引入柔性結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了反射鏡支撐系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。(3)利用HyperMesh工具建立反射鏡模型,分析在不同方向重力和2℃溫升工況下的鏡面變形以及通過(guò)主動(dòng)校正后的面形改善情況。結(jié)果顯示,音圈促動(dòng)器主動(dòng)支撐系統(tǒng)能將反射鏡面形校正至RMS值?/30。分析了引入促動(dòng)器失效和裝配誤差后的校正效果,結(jié)果顯示,單個(gè)音圈式力促動(dòng)器失效后仍能校正反射鏡至面形精度?/18,但兩個(gè)及以上力促動(dòng)器失效后系統(tǒng)不再具有校正能力,系統(tǒng)引入裝配誤差校正后的結(jié)果為?/20。音圈式力促動(dòng)器作為非接觸式校正器,具有無(wú)內(nèi)在剛度、分辨率高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。且經(jīng)過(guò)音圈式力促動(dòng)器主動(dòng)支撐系統(tǒng)校正后,鏡面在重力和溫度工況下的面形質(zhì)量顯著提高。因此,本文研究驗(yàn)證了基于音圈促動(dòng)器的鏡面面形校正技術(shù)的可行性以及提高反射鏡面形精度的有效性。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)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)位年份】：2019
【中圖分類】：TH751
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 主動(dòng)光學(xué)技術(shù)的發(fā)展概況
        1.2.2 主動(dòng)光學(xué)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 促動(dòng)器的發(fā)展概況
        1.2.4 促動(dòng)器的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第2章 面形擬合及主動(dòng)校正理論
    2.1 面形擬合簡(jiǎn)介
    2.2 面形誤差的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
    2.3 反射鏡的面形擬合
        2.3.1 Zernike多項(xiàng)式簡(jiǎn)介
        2.3.2 Zernike多項(xiàng)式面形擬合
        2.3.3 反射鏡剛度矩陣與力促動(dòng)器校正力的求解
    2.4 面形擬合及主動(dòng)校正流程
    2.5 本章小結(jié)
第3章 反射鏡支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    3.1 反射鏡相關(guān)參數(shù)的確定
    3.2 反射鏡支撐方案
        3.2.1 側(cè)面支撐方案
        3.2.2 背部支撐方案
        3.2.3 不同支撐方案的分析
    3.3 支撐點(diǎn)的確定與排布
    3.4 力促動(dòng)器結(jié)構(gòu)
        3.4.1 元器件選型
        3.4.2 柔性結(jié)構(gòu)的引入
        3.4.3 力促動(dòng)器結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 反射鏡支撐系統(tǒng)的有限元仿真分析
    4.1 有限元簡(jiǎn)介
    4.2 重力工況下的鏡面變形分析
    4.3 溫度工況下的鏡面變形分析
    4.4 力促動(dòng)器失效對(duì)校正效果的影響
    4.5 裝配誤差對(duì)校正效果的影響
    4.6 本章小結(jié)
第5章 全文總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 俞錦元;扁線音圈[J];電聲技術(shù);2002年10期

2 田志熙;;音圈質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的制訂及其實(shí)施[J];河北師范大學(xué)學(xué)報(bào);1989年04期

3 李雪文;;號(hào)筒式高音喇叭音圈連線的改進(jìn)[J];家電檢修技術(shù);2000年04期

4 周光明;;音圈制作新法[J];家電檢修技術(shù);1996年08期

5 張繼虞;雙音圈重低音揚(yáng)聲器單元的應(yīng)用[J];視聽(tīng)技術(shù);1996年01期

6 常雪峰;陳幼平;艾武;周祖德;;音圈直線電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、控制及應(yīng)用綜述[J];微電機(jī);2008年11期

7 孫亦清;南鯨YHG50—17型高頻揚(yáng)聲器音圈的更換[J];影視技術(shù);2001年02期

8 梁成義;;一種推挽式電動(dòng)揚(yáng)聲器的磁路音圈設(shè)計(jì)[J];電聲技術(shù);2007年02期

9 盧萍,張江陵;快速訪問(wèn)軟盤機(jī)磁夾定位用的音圈電動(dòng)機(jī)[J];微電機(jī);1998年02期

10 金光炘;對(duì)音圈發(fā)熱的“堵”與“疏”[J];電聲技術(shù);2000年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 王昕彤;基于音圈促動(dòng)器的鏡面面形校正技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2019年

2 汪月生;音圈直線電機(jī)控制技術(shù)研究[D];浙江理工大學(xué);2019年

3 付強(qiáng);音圈切線機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其特性仿真分析[D];中北大學(xué);2017年

4 賀紅荔;音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片的關(guān)鍵模塊的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

5 閆雪;“網(wǎng)絡(luò)配音圈”中的網(wǎng)絡(luò)偶像群體化生存方式研究[D];東北師范大學(xué);2012年

6 廖武;基于機(jī)器視覺(jué)的受話器繞線與音圈涂層缺陷識(shí)別及應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2016年

7 楊光;基于三維磁場(chǎng)計(jì)算的永磁音圈電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2004年

8 潘高;光盤機(jī)聚焦驅(qū)動(dòng)電路的研究[D];電子科技大學(xué);2005年

9 王浩丞;音圈馬達(dá)自動(dòng)裝配之擒縱機(jī)械手設(shè)計(jì)[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2858502