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:要求天文望遠鏡的口徑不斷增大，并且要求在保證天文望遠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)法滿足在天文望遠鏡口徑不斷增大的同時提高天文望遠鏡主光學(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、文望遠鏡的話，將會使得天文望遠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)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并進行適當(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)進行設(shè)計，為了準確地得到各種情況下的面形擬合結(jié)

5、果，我們進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)果標準化預(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)進行了詳細的介紹。
　　 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