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620mm薄镜面的主动支撑结构及面形校正 被引量:19
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作者 陈夫林 张景旭 +1 位作者 吴小霞 范磊 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1022-1029,共8页
为了提高大口径薄镜面望远镜主镜在不同俯仰角度的支撑面形精度,采用模态振型模式定标实时对主镜面形进行了主动校正。针对口径为620mm,厚度为18mm,底支撑采用36点主动支撑,侧支撑采用6点切向被动支撑的薄镜面主动支撑系统,分析了主镜... 为了提高大口径薄镜面望远镜主镜在不同俯仰角度的支撑面形精度,采用模态振型模式定标实时对主镜面形进行了主动校正。针对口径为620mm,厚度为18mm,底支撑采用36点主动支撑,侧支撑采用6点切向被动支撑的薄镜面主动支撑系统,分析了主镜自由振动时的模态振型;在进行主动校正前将其前10阶模态振型的RMS值归一化为1 000nm,定标出相应的校正力;分析了不同俯仰角下主镜面形的变化,并采用最小二乘法用模态振型为底基函数拟合了主镜面变形,求解出主动校正力;对比校正面形和原始面形的关系,在二次主动校正之后分析了拟合残差和校正残差的关系。最终校正结果显示,主镜竖直放置时,用最大2.23N的校正力可将其面形RMS从27.62nm校正到12.95nm;主镜水平放置时,用最大0.59N的校正力可将其面形RMS从7.68nm校正到2.84nm。得到的结果验证了采用模态振型校正主镜面形的可行性。 展开更多
关键词 主动光学 薄镜 校正 支撑结构 模态振型 最小二乘法 有限元
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0.5m超薄镜主动支撑面形校正及实验 被引量:11
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作者 曾春梅 郭培基 余景池 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期570-578,共9页
为了研究主动支撑条件对超薄镜面形误差的校正能力,以一个直径0.5m的超薄镜为例进行了面形校正的仿真分析及实验验证。分析了致动器作用力与超薄镜面形的关系,引入了一些需校正的面形误差,如初级球差、慧差、像散及重力变形等,确定了致... 为了研究主动支撑条件对超薄镜面形误差的校正能力,以一个直径0.5m的超薄镜为例进行了面形校正的仿真分析及实验验证。分析了致动器作用力与超薄镜面形的关系,引入了一些需校正的面形误差,如初级球差、慧差、像散及重力变形等,确定了致动器作用力的优化目标,用求解非线性约束问题的优化算法——序列二次规划法计算了校正面形误差所需的致动器作用力,得到了超薄镜面形残余误差。仿真分析表明,对于归一化系数为1的初始球差、慧差、像散以及它们的叠加,用本文提供的致动器排布方式可以将面形误差校正到RMSλ/24以内,且对初级像散的校正能力最强,慧差和球差次之;竖直放置时的重力变形加上3种低阶像差的叠加也可被校正到RMSλ/24。在得到主动支撑的0.5m实验镜的初始面形结果后,重新计算了优化力和面形误差,结果表明,计算结果和实际装调结果基本一致,RMS约为λ/7。计算分析了超薄镜面形未能达到预期目标的原因,提出了适当增加致动器和提高超薄镜初始面形精度的改进方案,并最终使超薄镜面形达到RMSλ/20的要求。 展开更多
关键词 超薄镜 主动支撑 致动器 校正 序列二次规划法 有限元法
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620mm薄镜面主动光学望远镜校正实验 被引量:4
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作者 李宏壮 张景旭 +2 位作者 张振铎 王槐 王鸣浩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期166-172,共7页
对620mm口径薄镜面主动光学望远镜进行了主镜面形校正和系统波像差校正实验。主镜支撑结构由轴向36个主动支撑点和侧向6个被动支撑点组成,其中轴向33个支撑点用于主动校正,3个作为虚拟硬点用于控制主镜空间位置;利用研制的Shack-Hartman... 对620mm口径薄镜面主动光学望远镜进行了主镜面形校正和系统波像差校正实验。主镜支撑结构由轴向36个主动支撑点和侧向6个被动支撑点组成,其中轴向33个支撑点用于主动校正,3个作为虚拟硬点用于控制主镜空间位置;利用研制的Shack-Hartmann(S-H)传感器作为检测设备,采用最小二乘法计算校正力。实验中在对系统校正能力测试的基础上,选择了中低频Zernike像差参与校正。通过将S-H传感器固定在主镜曲率中心位置,完成了主镜在不同俯仰角下的面形校正,将初始状态约0.6λRMS校正到λ/12~λ/15 RMS。而后通过平行光管发出的星点目标,对望远镜系统进行了波像差校正,使系统波像差从初始约0.65λRMS校正到约0.2λRMS,分辨率由18lp/mm提高到45lp/mm。 展开更多
关键词 主动光学 校正 波像差校正 薄镜
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1.23m SiC主镜的本征模式主动光学校正 被引量:4
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作者 朱熠 陈涛 +2 位作者 王建立 李宏壮 吴小霞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2551-2563,共13页
采用直接最小二乘法和自由谐振法对大口径高刚度SiC主镜进行主动校正易引入较多解算误差,故本文提出以主镜的本征模式进行主镜面型校正来优化解算校正力幅值,以改进系统校正效果。该方法首先对主镜的响应矩阵进行一系列数学转换,得到一... 采用直接最小二乘法和自由谐振法对大口径高刚度SiC主镜进行主动校正易引入较多解算误差,故本文提出以主镜的本征模式进行主镜面型校正来优化解算校正力幅值,以改进系统校正效果。该方法首先对主镜的响应矩阵进行一系列数学转换,得到一组相互正交的主镜本征模式,然后以各模式面形拟合校正目标,解算校正力。对1.23m SiC主镜和主动支撑系统进行了有限元建模,通过仿真验证了提出方法的正确性。在此基础上,在搭建的1.23m SiC主镜主动光学实验系统上进行了主动光学校正实验,并针对实验系统进一步优化了提出的方法。实验结果显示:利用该方法可将实验系统主镜面形误差由0.23λRMS校正至0.048λRMS,表明以主镜本征模式进行主动校正,可有效抑制解算校正力幅值,提高系统校正能力。该方法适用于大口径、高刚度SiC主镜的主动校正。 展开更多
关键词 主动光学 SiC主镜 校正 本征模式 S-H传感器
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碳纤维复合材料的智能复合反射镜技术研究 被引量:2
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作者 王志 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2013年第6期6-9,14,共5页
随着望远镜光学口径的不断增大,为了最大限度地降低光学镜面重量,精简镜面支撑结构,提出了基于CFRP复合材料的智能反射镜技术,从技术层面分析了该技术的可行性及发展前景。文章具体从智能反射镜组成和主动面形校正原理出发,推导了智能... 随着望远镜光学口径的不断增大,为了最大限度地降低光学镜面重量,精简镜面支撑结构,提出了基于CFRP复合材料的智能反射镜技术,从技术层面分析了该技术的可行性及发展前景。文章具体从智能反射镜组成和主动面形校正原理出发,推导了智能反射镜面形校正模型的建立及面形优化的数学模型,对复合反射镜镜体的制备工艺、加工方法以及哈特曼波前检测技术进行了详细的介绍。深入开展该项技术研究对空间和地面大口径望远镜的发展具有的重要的意义。 展开更多
关键词 CFRP 智能反射镜 主动支撑 校正
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基于ISIGHT平台的大型空间望远镜主镜主动光学系统研究 被引量:1
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作者 张立浩 张远清 +1 位作者 董吉洪 孙阳 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2016年第4期20-24,共5页
为了实现大型空间望远镜的高成像质量,建立了主镜主动光学系统模型。对主镜面形校正的算法、主镜面形校正的精度以及主镜面形校正能力等进行研究。首先,对主镜面形校正的算法进行研究。对主镜的镜体结构和支撑方案进行设计,建立了主镜... 为了实现大型空间望远镜的高成像质量,建立了主镜主动光学系统模型。对主镜面形校正的算法、主镜面形校正的精度以及主镜面形校正能力等进行研究。首先,对主镜面形校正的算法进行研究。对主镜的镜体结构和支撑方案进行设计,建立了主镜有限元模型。构造了单位主动力矩阵和主镜面形响应矩阵。采用广义逆矩阵法求得了主镜面形校正矩阵。接着,采用多学科分析平台Isight建立主镜面形校正精度模型,以慧差为例,分析了主镜面形校正的准确性。最后,采用Isight平台建立了主镜面形校正能力分析模型,以低阶像散为例,分析了在促动器最大调整力为100N时,主镜面形的校正能力。分析结果表明:主镜慧差的校正精度为4%;力促动器能校正0.467个波长的像散。主镜面形校正算法及模型基本准确,可用来进行主镜面形校正。 展开更多
关键词 主镜 主动光学 Isight平台 校正
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空间望远镜主镜的主动支撑面形校正分析 被引量:1
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作者 王昕彤 刘光 +1 位作者 郭亮 吴清文 《计算机仿真》 北大核心 2020年第1期194-198,共5页
大型空间望远镜的主镜由于受重力、温度和装配等因素的影响,会产生面形误差,影响光学系统的成像效果。为了提高空间望远镜主镜对重力、温度的适应性,采用400mm弯月镜进行了主动支撑面形校正研究。主动支撑方案由3个固定支撑和7个主动支... 大型空间望远镜的主镜由于受重力、温度和装配等因素的影响,会产生面形误差,影响光学系统的成像效果。为了提高空间望远镜主镜对重力、温度的适应性,采用400mm弯月镜进行了主动支撑面形校正研究。主动支撑方案由3个固定支撑和7个主动支撑构成,利用Zernike系数和最小二乘法计算力促动器的校正力大小。使用有限元仿真软件分析了镜子在重力工况和稳态温度工况下,校正前后的面形结果。分析结果显示,采用本文的主动支撑方案,各工况下被校正后的主镜面形精度达到均方根(RMS)值<λ/20的设计指标,面形质量有明显的提高。同时,在重力工况中引入了实际装调中可能存在的安装误差等因素,仿真结果显示装配误差对校正结果影响较小,说明主动支撑系统具有较高稳定性。 展开更多
关键词 空间望远镜 主动支撑 力促动器 校正 有限单元法
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基于浮动支撑的620mm薄反射镜面形主动校正 被引量:12
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作者 李宏壮 张振铎 +5 位作者 王建立 刘欣悦 吴小霞 张丽敏 张斌 王亮 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期79-87,共9页
对口径620mm、厚18mm的弯月形薄反射镜进行了面形误差的主动校正实验,通过浮动支撑方式保证了在校正过程中镜面空间位置不变。实验主镜的支撑结构由轴向36个主动支撑点和侧向6个被动支撑点组成,在轴向支撑点中对称选择中圈3个点作为虚... 对口径620mm、厚18mm的弯月形薄反射镜进行了面形误差的主动校正实验,通过浮动支撑方式保证了在校正过程中镜面空间位置不变。实验主镜的支撑结构由轴向36个主动支撑点和侧向6个被动支撑点组成,在轴向支撑点中对称选择中圈3个点作为虚拟硬点,通过调整其他促动器的支撑力保证虚拟硬点受力始终为零来实现浮动支撑。系统采用哈特曼波前传感器作为面形检测设备,采用最小二乘法计算校正力。实验中测出系统的像差校正能力,选择中低频的Zernike像差参与校正,并进行了不同俯仰角下面形的闭环与开环校正,实验结果表明通过浮动支撑方式有效地控制了校正过程中镜面的平移和倾斜。在不同俯仰角下通过闭环校正,均可将镜面面形误差均方根(RMS)的初始值(约0.6λ,λ=632.8nm)校正到约λ/15,开环面形校正精度的RMS达到λ/10~λ/14。通过实验研究了俯仰角变化时的面形校正过程和校正力计算方法,并验证了采用浮动支撑方式控制镜面空间位置的可行性。 展开更多
关键词 光学设计 主动光学 误差校正 薄反射镜 浮动支撑 最小二乘法
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