精密离心机主轴回转误差测量仿真技术研究

精密离心机主轴回转误差直接影响精密离心机动态半径的测量、离心加速度输出精度以及精密离心机主轴运行安全性,必须精确测量主轴回转误差参数。介绍一种应用三个电容测微仪测试并分离主轴回转误差与圆度误差的方法,利用MATLAB对三只电容测微仪安装角度误差、主轴全周采样点数、测试系统本底噪声对主轴回转误差测试结果影响进行仿真分析,得出采样点数N、测微仪安装角度误差δα、δβ以及测试系统本底噪声对回转误差分离的影响,基于仿真结果确定了10-6量级精密离心机主轴回转误差测量的几个工程参数。该方法已应用于某高精度精密离心机主轴回转误差精密测试中,实测表明,转速在300rpm内精密离心机纯回转误差测量结果为0.25μm,满足10-6量级高精度精密离心机的研制指标需求。     

激光光栅和反射镜姿态调节的高精度开环控制

为了提高高功率激光物理实验中激光束的精密对准度,提出了一种对激光光栅和反射镜姿态进行可视化、高精度调节的开环控制系统。该系统设计为由上位机、下位机和角位移微调机构等部分组成。从应用层通信协议、HostLink(Fins)协议和三维姿态模拟等方面介绍了上位机监控软件的设计;从步进电机驱动器复用、PLC电机断电相位记忆和下位机梯形图程序框图等方面讨论了下位机PLC控制系统设计;分析了角位移微调机构中通过把丝杆螺母的直线微位移转换为角度微位移来达到高精度转角分辨率的实现原理;并用实验数据验证了实际转角分辨率达到高精度设计要求。结果表明这种开环控制系统能够很好的实现对激光光栅和反射镜转角的高精度调节控制,对其他类似实验设备的高精度角度调整也具有借鉴意义。     

HL-2A 装置ECRH天线系统的结构设计

HL- 2A 装置电子回旋共振加热的天线系统主要由天线外壳、椭球镜、平面镜、转动机构和推动机构组成。转动机构可以推动平面镜环向、极向转动, 进行不同区域的等离子体的加热和电流驱动。平面镜环向转动的角度范围为0°~ 37°, 极向转动的角度范围为0°~ 15 °。给出了驱动杆与平面镜转动角度之间的关系和对应曲线。介绍了椭球镜的安装和推动机构的结构, 给出了椭球镜的椭球面方程。整个天线系统结构紧凑, 安装和拆卸容易, 调节方便。     

光刻物镜中光学元件精密轴向调整机构的设计与分析

柔性铰链与高准确度驱动器的结合是实现光学元件轴向精密调节的重要方法.本文介绍了一种采用柔性铰链的轴向精密调节机构,推导并得出了其实现精密调节的原理.通过对应用柔性调节机构的一种典型光机系统的刚度分析,得到在不超过柔性铰链材料屈服应力情况下,光学元件的最大轴向位移可以达到200μm以上;同时,对一种典型参量的柔性结构做了模态分析,得到其一阶固有频率为185.1Hz,证明了调节机构的固有频率满足工作要求.分析了驱动力在此种轴向调整机构中对镜片面形的影响,结果表明:调整机构在接近最大允许驱动力作用下对镜片面形影响为4.41nm,说明其对光学元件的面形影响较小.该研究结果为柔性光学元件轴向调节机构的应用提供了有力依据.     

星敏感器测试用微调整机构设计（英文）

针对高精度星敏感器在地面标定实验中与测试设备准确对接的实际要求,设计一种纳米级星敏感器标定用五维微调整机构.详细分析了光轴对准误差对敏感器测试的影响.为保证对接精确性,提出了搭积型调整架机械结构的设计思想;论述了二维平移和三维调整模块的设计方案;对调整机构进行了仿真建模和力学分析.对设计的微调整机构进行验证性实验,结果表明:位移分辨力可以达到25nm,角度分辨力可以达到0.1角秒,且稳定性高.设计的微调整机构可以满足星敏感器与测试设备准确对接的技术指标要求,确保了星敏感器定标结果的可信度.     

一种ICF用新型可阵列反射镜架结构

运用并联机构原理设计了一种新型惯性约束聚变(Inetial Confinement Fusion, ICF)用可阵列反射镜架结构,并用坐标变换方法分析了机构的调整正交性与旋转轴正交性之间的关系.装置的实际测试结果表明调整正交性与分析结果一致,并且反射镜架的稳定性以及调节准确度均能符合ICF装置的使用要求.     

ZEMAX辅助分析斜方棱镜面形误差对出射光平行度的影响

介绍一种根据出射光平行度要求计算斜方棱镜面形误差的方法。根据忽略局部光圈数的简化分析模型,获得面形误差对应光圈数与相关球面半径的关系,通过几何处理方法,求得一定面形误差对应的球面半径与平面倾角的关系,将斜方棱镜的工作面倾斜一定角度,运用折射定理,将具体面形误差转化为相应平面的倾斜角度,得到出射光相对于理想光轴的倾斜角度及其关系式,并在ZEMAX中建立斜方棱镜的两种模型。根据ZEMAX仿真结果,给出了各个工作面形误差分配方案,得出随着光束口径的增大,斜方棱镜反射工作面和折射工作面面形误差对出射光偏折角影响规律不同等结论。     

ICF驱动系统中新型阵列式镜架的设计研制

 介绍了一种新型伺服反射镜单框镜架结构，它用一点支撑两点调整实现反射镜的两维角度调节。新型伺服反射镜镜架结构具有结构简单、体积小、调整灵敏度高、稳定性好的特点，可在各种角度下使用，并可以用多个单元组成阵列式伺服反射镜、阵列腔镜。这种新型伺服反射镜及相应的阵列式伺服反射镜、阵列腔镜适用于大型ICF驱动器。     

一种形位不确定回转壳体内壁表面的激光测量与重构方法研究

针对形位不确定回转壳体内表面的测量及重构问题,提出了一种准在线纵截线测量与曲面重构方法.通过粗、精测量相结合的实现过程,首先根据技术文件提取回转壳体的基本信息,并针对内表面存在的不确定性,建立一种模糊调节规则,对回转壳体内表面的形位进行预测,实时调整激光测量的角度与位置,完成测量.搭建激光测试试验平台,开发了模块化的测试平台软件系统.采用所提方法对回转壳体内表面进行测量试验研究,得到待测回转壳体内表面的三维数据,并进一步根据回转曲面二次加工的要求对曲面的重构方法进行分析,重构回转壳体内壁的三维曲面实体模型.试验结果表明,曲面模型的相对误差绝对值平均值小于0.024%.     

测速天幕靶幕面空间位置检测方法

针对现有的天幕靶幕面空间位置参数检定方法需要拆卸的不足,提出一种不拆卸天幕靶对其探测幕面位置检测的方法。以经纬仪建立基准面,采用放置在基准面内特制的频闪小光源和设定天幕靶输出阈值的方式,根据小光源作用在天幕靶上有信号输出时平移台相对基准面的移动距离,实现天幕靶幕面空间位置参数的检测。将天幕面相对基准位置倾斜2′、-2′、-5′时,所测幕面倾斜角度与实际幕面倾斜角度间误差均小于1′,试验结果表明天幕靶幕面位置检定方法精度优于±1′,与理论分析相一致。该方法不需要拆卸天幕靶,节省了时间,能用于使用中天幕靶的检定。     

五角棱镜的光束转向误差对波前测量的影响

从分析五角棱镜的角度制造误差产生的光学平行差入手，推导出确定入射光线和棱镜调整的表达式；利用棱镜转动定理建立了五角棱镜的光输出平面波前与其角度制造误差和导轨引起的运动误差之间的关系；并用计算机模拟试验分析了五角棱镜的角度制造误差和导轨引起的运动误差产生的扫描光束转向的波前误差。指出此研究结果有利于五角棱镜的加工和棱镜调整，还有利于大口径望远系统波前检测过程中扫描光束转向的波前误差的修正。     

激光雷达精确修正对流层目标定位误差

提出了一种利用纯转动拉曼激光雷达修正对流层目标定位误差的方法,其基本思想是通过接收氮气和氧气的纯转动拉曼回波信号反演大气折射率垂直廓线,根据目标定位误差理论修正不同高度处目标物的总折射角和高度定位修正值.结果表明：通过纯转动拉曼激光雷达反演大气折射率廓线,可较好修正目标定位误差.计算定位误差时得出相同高度处目标物的总折射角和高度定位修正值随视仰角的增加而减小.当视仰角为10°时,位于8 km高度处的目标物总偏折角可达3.15′,高度定位修正值为14.55 m.当视仰角为30°时,相同高度处目标物总偏折角仅 关键词： 激光雷达 定位误差 大气折射指数 大气温度     

Seya-Namioka单色仪中光栅曲率半径误差的影响及补偿

Seya-Namioka光栅制作过程中的曲率半径误差会引起离焦像差,该像差会对光栅单色仪的光谱性能造成极大的影响。本文基于光线追迹理论,模拟分析了曲率半径误差对Seya-Namioka光栅的具体影响。分析结果表明,出入臂长度对曲率半径误差有很好的补偿作用,通过调整出入臂长度曲率半径误差的容许范围可增大到2 mm左右。总调整量不变的情况下,任意改变出入臂的长度,补偿效果相似。随着误差的增加需要调整的出入臂长度值变大,过大的误差使用出入臂长度无法进行补偿;出入臂夹角仅能对正向曲率半径误差进行补偿,且补偿所需调整角过大,影响单色仪的结构设计,该方法并不实用。结果可为单色仪的设计和使用提供理论参考。     

利用弧形光栅尺测量大型转轴扭矩的原理研究

利用弧形光栅尺的旋转微位移测量功能,组建一组测量体系,用于测量巨型转轴的扭矩。采用四组相同的弧形光栅尺同时测量两截面的相对转角,通过多点测量实现误差均化,得出了消除转轴直径对测量影响的公式,使仪器的环境适应能力得到了极大地提高。根据不同的工作情况,提出了相应的动态测量扭矩的计算方程。实现了大型机械设备主传动的动力监测,为设备自动化、智能化奠定了基础。     

高准确度光束偏转装置的设计与分析

基于矢量折射定理推导了光束经过正交双棱镜后的偏转表达式.给出了装置的主要设计参量;用数值模拟的方法分析了主要误差项,求出了总误差和实际准确度指标.结果表明,光束在水平张角及垂直张角500 μrad内可实现准确度优于0.8 μrad的偏转,偏离准确度主要受随机误差影响;反映到棱镜转角上的总误差为12.72 arcsec,引起的光束偏离误差为0.365 μrad,大于系统读数分辨率0.0387 μrad,且小于光束偏离准确度指标0.8μrad.     

几种傅里叶子的深入比较研究

用于模式识别的傅里叶子主要有基于极半径函数、转角函数和曲率函数等三种方法 ,通过比较研究 ,找出一种运算简便且精度高的傅里叶子。对不同的图形用三种方法分别计算出原函数和傅里叶频谱 ,然后从大到小依次选取k个 (k =1,2 ,… ,N)傅里叶系数进行反变换 ,计算出反变换函数与原函数之间存在的误差 ,根据误差随k变化的曲线判断三种方法的优劣。实验结果表明 ,基于极半径函数的傅里叶子最为理想。将它用于孢子的识别和计数 ,正确识别率达 99%。     

压电驱动器布置对光栅拼接误差的影响

分析了两种光栅拼接调整机构（三角形和L形）,利用有限元分析软件对这两种光栅调整机构进行了模态分析和优化分析设计。相同光栅尺寸下（以口径为450 mm420 mm60 mm光栅为例）,驱动器三角形分布的固有频率与L形分布的固有频率相差无几,一阶频率分别为58.816 Hz和58.864 Hz。对两种驱动器布置方式引入的误差进行了分析比较,计算结果表明:三角形调整机构的最大误差比L形的大,同时三角形分布控制算法较L形的复杂。在主动控制中三角形模型误差迭代次数多,不利于控制。因此L形的压电驱动器布置方式优于三角形。     

LD泵浦环形单频Nd∶YVO4激光器的频率调谐特性研究

利用激光谐振腔内标准具的选模调谐特性和激光晶体自身的标准具作用 ,通过调节插入标准具和激光晶体的倾斜度及微调谐振腔长度 ,在 L D泵浦 Nd∶ YVO4 单频激光器上实现了精确调谐 ,最大可调谐范围约 1 0 0 GHz     

高精度光学中心偏测量仪主要技术指标的检测

简要阐述高精度光学中心偏测量仪主要技术指标，即仪器基准轴运动误差、测微目镜值误差、测量系统倍率误差和偏心测量误差的检测原理，最后人出计算实例。     

光学加工过程中高次非球面的三坐标测量数据处理

三坐标轮廓检测是大口径高次非球面确定性加工过程中的主要面形测量手段。由于原始三坐标数据包含较大的检测误差,无法直接应用于加工过程,本文提出了一组数据处理算法对误差进行全面去除。首先,对获取的检测数据采用基于球心曲面重建的测头半径补偿算法进行测头半径误差补偿,然后对补偿后数据进行坐标系旋转平移误差去除,最后对提取的检测面形残差进行基于KNN的残差噪点过滤。其中,提出的基于球心曲面重建的测头半径补偿算法通过引入一个高精度的测头球心包络面拟合模型,来计算各检测点的测头半径补偿向量,仿真实验证明:算法补偿精度达到RMS<4 nm;提出的基于KNN的残差噪点过滤算法,通过采用插值方法提高样本空间密度和优化噪声度量值的计算,提高了噪点的识别敏感度并实现了噪点的自动化去除。最终根据整个误差清理算法构建了检测点云处理软件,应用实践表明其有效提高了镜面加工过程中检测点云的数据处理精度和效率。