超高速摄影中铍转镜静力学与动力学性能分析

基于弹性力学空间问题基本方程、线性振动系统运动方程及有限元法,提出转镜力学特性的数值分析方法.运用该方法得出转镜镜面变形量、内部应力分布和振动模态参量的定量数值:在边缘线速度600m/s下,三面体铍转镜的最大变形量为约0.3346μm;最大应力0.204GPa,位于轴孔附近并与镜面距离最短处;两个在互相垂直平面内的一阶弯曲振动模态发生在3.4×105r/min附近,一阶扭振点位于5.13×105r/min附近,两个二阶弯曲振动点位于6.6×105r/min附近.结果表明,如制造无缺陷,由体力产生的静载荷不足以破坏镜体,对转镜产生较大破坏作用的是共振导致的疲劳破坏.

空间太阳望远镜中的轻量化铍镜研究

为提高空间太阳望远镜相关跟踪系统的动态性能,验证金属铍作为可见光波段反射镜材料的可行性与可靠性,对空间太阳望远镜相关跟踪器中的摆镜进行了研究,设计与研制了Φ84 mm轻量化铍镜。利用冲击研磨工艺得到铍粉,再通过热等静压工艺和机械加工得到铍镜镜坯。使用化学镀镍工艺在镜坯基体上镀覆镍磷合金过渡层,再经过光学加工完成铍镜研制。镜面干涉检测后得到面形精度为RMS:0.012λ,PV:0.114λ,铍镜轻量化率为43.68%。检测结果满足空间太阳望远镜的技术要求。

超高速摄影中蜂窝结构转镜性能分析

提出蜂窝结构的三面体转镜,对这种新型转镜做了结构设计,利用三维有限元计算技术,分析蜂窝结构三面体铝合金转镜的力学性能.结果表明,对镜面尺寸17.325mm,轴向长度32.5mm的三面体铝合金转镜,在5×105r/min下,镜面最大变形量为0.547μm,是原结构铝合金转镜镜面的1/6.3,与相同结构尺寸的铍转镜镜面变形量处于相同量级,内部最大应力小于原结构铝合金转镜.应用ZMAX软件分析铍合金转镜光学系统、铝合金转镜光学系统和蜂窝结构转镜光学系统的性能,发现蜂窝结构转镜镜面光学系统最大视场弥散斑半径仅有原转镜的0.205,对成像的像质影响大为减小.

空间天文仪器中的铍镜结构优化设计分析

为了满足空间太阳望远镜的技术要求,进行了铍摆镜研制,掌握了高精度铍镜研制技术路线。光学检测面形精度RMS为0.012λ,满足技术要求。对铍摆镜结构进行优化设计改进。介绍了铍摆镜结构优化方法,用ANSYS中的APDL语言编译了摆镜结构优化程序,进行了铍摆镜结构优化。并利用Matlab软件编写了改进遗传算法组合优化程序,再次完成了铍镜结构优化,并进行了横向对比分析。结果表明:两结果都满足技术要求。以扇形孔铍摆镜为例,改进的遗传算法组合方法的优化结果(RMS,1.470E-6mm)比ANSYS零阶优化方法的优化结果(RMS,2.099E-6mm)降低了29.96%,优于铍镜检测结果,说明改进后的摆镜结构方案可行。铍镜的成功研制,为我国空间天文仪器大口径铍镜研究和应用奠定了基础。组合优化方法结合了改进遗传算法和ANSYS软件的优势,具有适应性高、优化能力强等特点,具有较好的鲁棒性,对类似工程结构或天文仪器结构优化具有一定的借鉴意义。

空间天文仪器反射镜材料优化与应用研究

针对空间天文光学仪器反射镜材料的选择,论述了空间反射镜材料的优化方法,对比分析了反射镜材料的性能,并以空间太阳望远镜中的摆镜及Φ1m主镜研究为依托,建立了摆镜与主镜有限元模型,根据模型完成了反射镜材料的计算优化,得到了其力学及热分析结果。结果表明,反射镜的力学及动力学环境要求较高时,铍材最优,碳化硅次之;对于仪器温控范围较宽或对日观测时,微晶玻璃最优,碳化硅次之。根据反射镜材料优化结果,确定了以金属铍作为空间太阳望远镜中的摆镜材料,并进行了铍镜研制,检测结果满足技术要求。

光电系统中铍反射镜的发展与应用

综述了光电系统中铍反射镜常用材料的特性、加工方法、发展现状及最新应用。首先,介绍了目前国外铍反射镜常用材料的性能,铍反射镜基底制备、机械加工和光学加工等方面的发展现状。然后,以詹姆斯韦伯太空望远镜和F-9120航空远距离可见/红外双波段侦察相机为例,重点介绍了铍以及铍铝合金在空间和航空光电系统的反射镜及光机支撑结构上的最新应用。最后,对铍和铍铝合金在光电系统中的未来发展和应用前景提出了展望。

空间太阳望远镜中铍摆镜的有限元分析与应用

根据空间镜面材料选择原则进行了摆镜材料优选,研制了用于空间太阳望远镜相关跟踪器中的铍摆镜,建立了铍摆镜有限元模型并进行了力学分析。重点分析了铍摆镜在承受惯性载荷和温度载荷情况下的力学性能,对其在不同工况条件下的面形和内部应力的变化做了对比。最后,与同结构碳化硅材料摆镜在上述载荷情况下的力学性能进行类比分析,结果表明:铍摆镜受到惯性和温度载荷作用时引起镜体内部应力小于材料本身的屈服强度,力学性能优于碳化硅摆镜,其面形精度:RMS为2.18×10-6mm,PV为1.69×10-5mm,一阶谐振频率为1609 Hz。该摆镜结构设计合理,计算结果满足相关跟踪器使用要求,已经得到铍摆镜镜坯。

空间双面镜扫描机构的研究现状

本文对国内外空间双面扫描镜机构的研究和应用现状进行了调研,国内外的相关技术和成功应用表明,空间双面扫描镜的优势明显,具有广阔的应用前景。

国外空间光学扫描机构现状

空间光学扫描机构是光机扫描型相机的关键部件之一,其性能直接影响到相机的成像质量。本文对高性能光学扫描机构的基础关键技术进行了阐述,并对国外先进光学扫描机构进行了调研。根据扫描维数各选取了三种典型的扫描机构,对它们的性能指标和整体方案进行了介绍,对提高我国相关扫描机构的技术水平具有借鉴意义。

光学镜体用铍材及其尺寸稳定性

文中评述了铍材用作光学镜体的优越性及其发展状况，讨论了影响铍镜尺寸稳定性的因素及提高尺寸稳定性的可能途径。

光学系统用铍镜的制备

用镁热还原铍珠为原料,由圆盘磨制成的铍粉经真空热压成形为镜坯,然后机械加工成薄壁蜂窝状结构的镜体,其力学、物理性能、尺寸公差和表面质量均满足设计要求。

上海光源同步光监测系统第一面萃取镜设计

本文介绍了上海光源(SSRF)同步光监测系统第一面萃取镜的设计。设计要求从同步光中尽可能不失真地分离出可见光。设计难点在于同步光中的高能X射线会致使萃取器件发热灼损,产生形变,影响可见光成分的波前和幅度。我们通过对同步光的功率谱分析和基于ANSYS程序的受热形变分析,设计出一面带水冷系统的铍镜用以反射可见光和透射X射线,以满足设计要求。