基于面形可視化的400mm薄反射鏡面主動支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計.pdf

1、隨著人們對宇宙探索的不斷深入，科學(xué)家們對天文觀測儀器提出了越來越高的需求，這些需求主要體現(xiàn)在:要求天文望遠(yuǎn)鏡的口徑不斷增大，并且要求在保證天文望遠(yuǎn)鏡口徑增大的條件下其觀測分辨率和觀測能力不斷提高，而提高天文望遠(yuǎn)鏡的觀測分辨率和觀測能力的最有效途徑就是提高天文望遠(yuǎn)鏡主光學(xué)鏡面的面形精度。因此，為了滿足這些需求，我們就必須想方設(shè)法滿足在天文望遠(yuǎn)鏡口徑不斷增大的同時提高天文望遠(yuǎn)鏡主光學(xué)鏡面的面型精度。然而如果采用老式的被動支撐設(shè)計方案來設(shè)計天

2、文望遠(yuǎn)鏡的話，將會使得天文望遠(yuǎn)鏡的重量和造價以鏡面直徑的三次方的比例增加，這將會給大口徑天文望遠(yuǎn)鏡的研究和制造帶來巨大的障礙。為了解決這一問題，主動光學(xué)技術(shù)應(yīng)運而生。
　　 主動光學(xué)技術(shù)的主要手段就是通過實時調(diào)節(jié)各個光學(xué)元件的變形以及位移用以抵消重力或者溫度變化所帶來的影響。薄反射鏡面主動光學(xué)技術(shù)主要是通過主動調(diào)整薄鏡面的變形來彌補光學(xué)波面的誤差。采用主動光學(xué)技術(shù)不僅能夠使得天文望遠(yuǎn)鏡的重量以及造價大幅度的降低，與此同時還能大大

3、的減小薄反射鏡面由于加工等其他因素所產(chǎn)生的誤差，故此，主動光學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于薄反射天文望遠(yuǎn)鏡鏡面的研究和制造過程中。
　　 本論文主要是以400mm彎月形薄反射鏡面為研究對象，對其主動支撐系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計并進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。在設(shè)計的過程中，本文首先將有限元分析軟件計算所得到的結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)一格式處理，然后將處理后的結(jié)果采用不同的面形擬合方式通過Matlab仿真將其實現(xiàn)可視化，其次計算出在不同面形擬合分析中其面形RMS的大小，以

4、此數(shù)值為依據(jù)，最后對彎月形薄反射鏡面的主動支撐系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。為了實現(xiàn)這以上目的，本論文主要從以下四個部分進(jìn)行了論述:
　　 第一部分主要是介紹了主動光學(xué)的基本概念以及國內(nèi)外在此領(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀。
　　 第二部分主要是介紹了在研究薄反射鏡面主動支撐結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還存在的問題，并分析了造成這些困難的原因，進(jìn)而根據(jù)這些原因，提出了以一種解決方法即結(jié)合面形擬合結(jié)果對其主動支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，為了準(zhǔn)確地得到各種情況下的面形擬合結(jié)

5、果，我們進(jìn)行三個彼此獨立的設(shè)計過程（主動光學(xué)鏡面CAE靜力學(xué)分析結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理軟件的開發(fā)、面形擬合算法的仿真以及主動光學(xué)鏡面面形分析可視化系統(tǒng)的開發(fā)），并依次對這三個開發(fā)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
　　 第三部分主要介紹了薄反射鏡面主動支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本理論。在這一部分，本文首先介紹了主動光學(xué)遵循的基本物理定律，從而得出了設(shè)計薄反射鏡面主動支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)該遵循的一般原則和規(guī)律，然后介紹了薄反射鏡面主動支撐結(jié)構(gòu)的圓板理論，為更好地理解支