静电薄膜反射镜的关键技术研究

静电薄膜反射镜是一种空间光学应用新技术.在阐述静电薄膜反射镜的定义、研究意义和国内外研究现状的基础上,讨论了静电薄膜反射镜的几种关键技术:薄膜材料的制备、薄膜预应力调节、成形控制机理和方法、薄膜反射镜面形评价.根据已有的成形机理的研究,分析了开展静电薄膜反射镜的紧迫形势以及目前所遇到的挑战性困难,明确了我国当前开展静电薄膜反射镜的首要任务和方向.     

中心支撑式铝合金反射镜组件优化设计

为了满足光学系统在复杂环境下具备高成像质量的要求,结合有限元手段和优化方法,设计了一种具有柔性环节的中心支撑反射镜组件结构。首先,从反射镜组件的材料选取入手,结合反射镜组件结构包络要求及理论计算结果,完成反射镜组件初始结构设计;其次,利用有限元方法,对反射镜组件模态和面形精度展开研究;最后,利用优化方法,以反射镜组件柔性槽尺寸及反射镜背部支撑厚度为设计变量,以反射镜组件一阶频率和镜面面形为优化目标,对反射镜组件初始结构进行优化设计。结果表明:优化后反射镜镜组件一阶频率为230.1 Hz;多工况下,反射镜反射面面形优于1/55λ(λ=632.8 nm),满足结构设计要求,可为成像光学系统反射镜结构设计提供参考。     

快速转向反射镜系统的设计简介

快速转向反射镜(FSM)是在目标和接收器之间控制光束方向的一种反射镜装置。从跟踪系统概念出发，介绍了复合轴系统，简化了快速反射镜结构等效模型，设计出反射镜的结构，且提供了装置的一些主要数据。     

基于加速度计的航空遥感器扫描反射镜姿态控制研究

提出了一种航空遥感器扫描反射镜姿态控制的新方法,用小型、低造价的线性加速度计代替陀螺感测飞行器的三维角运动,反射镜姿态控制系统用实测的角加速度作为控制系统的反馈信号.根据用线性加速度计指示角加速度的公式,讨论了将加速度计直接配置在扫描反射镜镜体上的方案,并给出了执行扫描反射镜姿态控制策略的控制系统原理图,证明该方法在理论上是简易可行的,具有一定的实用性.     

长条反射镜轻量化及支撑结构设计

建立了几种轻量化反射镜的有限元模型,用有限元方法分析反射镜在加工、测试状态下自身重力作用对反射镜面形精度的影响。仿真结果表明:轻量化率达到43.59%,反射镜面RMS值1.43 nm,PV值为7.58 nm,反射镜的质量、刚度及反射镜面形精度均能达到成像质量要求,结构设计合理可行。     

一种判定直角反射镜角度垂直的简易方法

根据望远镜几何成像的特点,提出了一种精密测量直角反射镜角度的方法,并分析了这种方法的调节误差.     

长曲率半径的测量

本文综述了凹、凸球面反射镜长曲率半径的几种测量方法,这些方法在激光器反射镜的测量中甚为有用。本文还比较和总结了各种测量方法所能达到的精度。     

小孔径平面反射镜的半运动学支撑结构设计及共面装调

结合工程实践,介绍了一种小孔径平面反射镜的半运动学原理支撑结构设计,并对平面镜的粘接方法进行了说明,给出了粘接面积的理论计算公式和控制胶层厚度的方法,文中提供了一种用自准直仪和干涉仪装调两个平面反射镜共面并保证面形精度的方法。实际装调检测得出,这种支撑结构稳定可靠、方便装调,并且能够较好的卸载螺纹连接应力,获得较好的面形精度,装调方法也能够得到较好的共面精度。     

基于全视觉图像中心的二次逆向快速解算方法

利用旋转体反射镜反射成像是一种性价比十分优越的全视觉图像获取方式．但由于反射镜的曲面反射，会造成图像的扭曲变形．根据反射镜成像系统的成像原理，进行基于原始图像中心的二次逆向解算方法，对展开图像的水平与竖直方向各进行一次解算，可以从根本上修正展开图中曲面反射所造成的图像扭曲失真，采用逆向的展开算法，能够减少解算点数，提高解算速度．     

空间薄膜反射镜圆薄膜模态分析

空间薄膜反射镜是一种空间应用新技术。聚酰亚胺圆薄膜的模态分析能够给薄膜反射镜夹持结构的设计和动态特性分析提供重要依据。通过对薄膜振动贝塞尔方程的求解,得到了300mm聚酰亚胺圆薄膜的前四阶振动频率,并利用ANSYS有限元仿真软件进行了模拟验证,求得了前四阶振型和相应振动频率。薄膜反射镜的固有频率很低,一阶固有频率为9.3Hz左右。这对于反射镜夹持结构和整个光学系统设计,以及载荷的施加、面形调整等提出了特定要求,以避免发生共振影响工作。     

基于拓扑优化的金属反射镜设计及增材制造

为了满足金属反射镜高刚度、轻质化、非球面等实际使用需求,采用拓扑优化方法对金属反射镜镜体及支撑结构进行一体化设计.优化目标是结构柔度和一阶固有频率的加权叠加值最小化,约束函数是体积分数的上限.最终获得半封闭式支撑结构的反射镜构型.在完成几何提取和重建后,形成最终的CAD模型.借助COMOSL软件对该模型的静态刚度及固有频率进行分析,仿真分析结果显示此反射镜在重力工况下的最大RMS值为19 nm,一阶自然频率为1 705.2Hz.随后采用增材制造技术对该反射镜进行制备,验证了方法的有效性.     

空间光学遥感器反射镜柔性调节结构设计

针对空间光学遥感器圆形反射镜结构刚度高、热尺寸稳定性差的状况,设计了一种温升变形柔性调节结构,旨在保持结构刚度满足力学要求的同时,使反射镜具有良好的热尺寸稳定性.对柔性结构进行了合理的结构设计,对其力学模型及铰链参数进行分析,并对反射镜组件进行有限元仿真.结果表明:在柔性结构的调节作用下,反射镜在力和热两种环境约束工况下,面形PV值均远小于63.2 nm,满足成像质量要求.证明这种柔性调节结构在实际结构设计中是合理可行的.     

混煤鉴定方法的初步研究

探讨８种单种煤镜质组反射镜分布图的特征，试图对镜质组反射率分布图重叠的二混煤建立一种有效的鉴定方法。     

长条形空间反射镜镜体及其支撑结构设计

为了满足长条形空间反射镜的设计要求,从结构材料的选择、镜厚比确定、支撑方式与最佳支撑点位置的选择以及镜体轻量化等方面进行了详细的镜体结构设计。设计了一种空间反射镜柔性支撑结构,以满足温度载荷与装配误差0.05mm工况下镜体面形精度的要求。利用有限元分析软件对反射镜组件进行分析,反射镜组件在Z向1g重力、4℃温升以及0.05mm强制位移三种工况耦合作用下的面形误差峰谷值PV为20.5nm,均方根值RMS为4.75nm,优于PV值小于λ10,RMS值小于λ50的设计指标。组件一阶频率141.83Hz,满足动态刚度要求。组件分析结果表明,反射镜及其支撑结构设计合理,满足空间应用要求。     

X射线超反射镜鲁棒性膜系设计

为降低X射线超反射镜镀膜误差导致的光谱性能退化、提高其可制备性,提出了基于多目标遗传算法的X射线超反射镜鲁棒性设计方法,将X射线超反射镜的反射带性能和膜厚随机误差引起的反射带偏差作为两个优化目标进行优化.考虑到X射线光学系统掠入射反射的特殊性,在优化求解的计算过程中加入了入射光发散角对多层膜反射率的影响,进而分别设计了具有掠入射角度带宽和能量带宽的两种X射线多层膜反射镜鲁棒性膜系.结果表明,相比只优化光学性能的传统优化设计方法,鲁棒性设计方法能够得到反射性能良好且对膜厚随机误差不敏感的超反射镜膜系设计.     

一种新型激光三角形测距方法

提出了一种基于激光三角形的测距方法，该测距装置由激光器，反射镜，两个探测器及相关的检测电路组成，通过计算给出了最优的设计参数值。     

可见光级铝合金反射镜一体化设计与分析

高精度的反射镜对于航空航天载荷具有重要的意义。随着单点金刚石车削加工技术(SPDT)和抛光技术的发展,铝合金反射镜以快速低成本制造等优点用于可见光级的应用中。为了降低系统装调的自由度,设计了一种一体化的反射镜结构,并针对126mm口径主三反射镜进行有限元建模仿真,通过对反射镜自重分析、模态分析和加工离心力分析。得出设计的主三反射镜具有较高的动态刚度,多种工况下反射镜的镜面形变化均低于1/40λ(λ=632.8nm),可应用于可见光系统中,为金属反射镜的集成设计和制造提供一定的参考。     

一种新型激光三角形测距方法

提出了一种基于激光三角形的测距方法．该测距装置由激光器、反射镜、两个探测器及相关的检测电路组成，通过计算给出了最优的设计参数值．     

基于图像的二次反射镜面形质量快速检测方法

针对二次反射塔式太阳能热发电技术中二次反射镜面形精度要求高的特性, 利用2种条纹方向正交的直条纹图案将待测面形分解为2个正交方向的像素偏差量, 通过二次反射镜面形快速解算模型将像素偏差转换成镜面反射法线的偏差角, 实现了待测面面形的快速检测。然后, 对二次反射镜样品进行面形检测, 再将检测结果与基于关节臂测量机的检测结果进行了对比, 结果表明2种检测方法的检测结果相符。     

空间遥感器反射镜组件的设计与有限元分析

针对某空间遥感器反射镜的设计指标要求,分析并优化了反射镜的支撑形式和结构参数,得到了质量为23.7kg,轻量化率达到76.2%的反射镜结构。在反射镜基本构型确定的基础上,设计了镜体的支撑结构,通过合理设计柔性卸载结构满足了反射镜结构系统的动静态刚度和热尺寸稳定性要求。采用有限元软件ABAQUS对反射镜组件进行了精确有限元分析,分析结果表明,在1g重力作用下反射镜的面形精度RMS达到3.66nm,在4℃均匀温升载荷作用下反射镜的面形精度RMS达到4.16nm,在1g重力和4℃均匀温升载荷耦合作用下反射镜的面形精度RMS达到5.51nm,反射镜组件的一阶固有频率为137.51Hz。得到的结果显示该反射镜组件完全满足设计指标要求。