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题名:
能动薄主镜驱动技术研究
作者: 张俊波
学位类别: 博士
答辩日期: 2011-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 张雨东 ; 张学军
关键词: 能动薄主镜 ; 弹性变形 ; 力驱动器 ; 检测方法和装置
学位专业: 光学工程
中文摘要: 能动薄主镜系统利用主镜背面安装的力驱动器来控制镜面面形,校正由重力、温度、加工等因素引入的低频变化误差,进而保证望远镜光学系统的成像质量。力驱动器结构是能动薄主镜系统的校正器件,它的结构和性能设计是能动光学系统的关键技术之一。本文以能动薄主镜样机系统的驱动技术为研究对象,详细分析了能动薄主镜样机系统在外界因素影响下产生的误差,并据此对力驱动器结构提出了具体的性能要求;设计了一套机电式力驱动器结构;提出了一种对力驱动器作用力输出性能的测量方法和实现装置,并完成了机电式力驱动器的性能检测。
在望远镜跟踪和观测天体过程中,重力方向和薄主镜光轴之间的夹角随天顶角的改变而发生变化;环境温度变化引起薄主镜内部温度分布不均匀;同时薄主镜和底座结构因材料差异将产生不同弹性变形,引起轴向支承阵列出现相对位置变化等。这些现象的存在将改变薄主镜内部应力,使薄主镜的面形发生改变。本文详细分析了能动薄主镜样机系统在上述现象影响下产生的误差,根据分析结果得出了校正和补偿这些误差,力驱动器结构需要具有的性能指标。
根据能动薄主镜样机系统对力驱动器的性能要求,设计了一套机电式力驱动器装置。它采用伺服电机驱动滚珠丝杠结构,通过弹性组件的拉压变形,将作用力施加到镜面的轴向支承位置;并利用力传感器来测量作用力、限位电路探测力驱动器的安全位置、制动器锁紧滚珠丝杠结构,根据力传感器和限位电路的信号控制伺服电机的运动量和制动器的工作状态。
本文提出了一种基于弹性梁结构的测量方法和实现装置,用于检测所设计的机电式力驱动器的输出性能是否满足能动薄主镜样机系统的要求。该测量方法利用弹性梁模拟能动薄主镜,弹性梁受到力驱动器施加的作用力将产生弯曲变形,通过位移传感器来测量这部分弯曲变形量,并将测量数据传送于控制系统,进而实现对力驱动器作用力输出性能的检测。同时利用能动样镜来检测力驱动器在实际能动镜中的性能表现,检测结果表明,所设计机电式力驱动器满足能动薄主镜样机系统的要求。
通过上述能动薄主镜样机系统的误差分析,机电式力驱动器的设计和加工实现,以及力驱动器作用力输出性能的检测等工作,为能动薄主镜样机系统的后续研制工作提供了设计经验和实践依据。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/548
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张俊波. 能动薄主镜驱动技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.
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