| 题名 | 空间薄膜反射镜成像机理研究 |
| 作者 | 齐迎春 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院长春光学精密机械与物理所 |
| 授予地点 | 长春光学精密机械与物理所 |
| 导师 | 金光 |
| 关键词 | 空间薄膜反射镜 有限元法 预应力 热分析 模态分析 Zernike |
| 其他题名 | The Research about the Imaging Principle of the Space Membrane Mirror |
| 学位专业 | 机械制造及其自动化 |
| 中文摘要 | 随着航天技术的发展，空间相机的分辨率要求越来越高，光学系统的口径越来越大。对传统反射镜来说，其口径与重量相互制约，加上基底材料的大密度、高刚性以及反射镜结构的径厚比等因素，严重限制了大口径传统反射镜的制备和应用，且现有运载设备的承载空间和负载能力有限，因此，探索新型的反射镜基底材料和反射镜制备方法成为当前空间光学发展的主要问题之一，以有机薄膜作为基底的空间薄膜反射镜，因其低密度和良好的柔韧性等，引起了人们的广泛关注，成为空间光学领域研究的热点。 这种薄膜反射镜不仅凭借其相对传统反射镜基底材料来说极小的面密度，解决了反射镜口径与重量的相互制约，同时因其优良的可折叠性能，能够满足运载设备对光学系统有效载荷使用空间的要求，因而成为各国航天工作者的研究热点。为了研制薄膜反射镜，美国科学研究学会（SRS）专门研制了满足光学要求的CP-N型号的聚酰亚胺薄膜，CP-1薄膜的面密度大约为18g/m2，如果利用超轻可折叠展开机构支撑（其面密度大约为1-2kg/ m2），则用此薄膜制成的孔径10m反射镜主镜的面密度大约为2-3kg/ m2，与用传统材料制成的反射镜相比，如哈勃望远镜（主要由精密绗架结构和厚的玻璃主镜组成，孔径2.4m，总重量12，000kg，面密度2500kg/ m2），其优势非常明显。 但是作为一种新生事物，薄膜反射镜与传统反射镜相比，无论在设计方法、应用环境还是在使用方面，都存在很大差异，特别是薄膜反射镜的成形方法和成像机理与传统反射镜大不相同，使研制传统反射镜的技术在设计、制备薄膜反射镜时无用武之地。为此，本文在调研、分析了国内外薄膜反射镜研制状况的基础上，主要针对薄膜反射镜的成像机理进行了研究。 本文将空间薄膜反射镜的成形原理归结为薄膜大变形问题，在分析、计算了现有薄膜理论模型后，找出了满足薄膜反射镜变形分析的薄膜变形模型，分析了用有限元法求解非均布载荷作用下薄膜变形问题的合理性，并重点研究了获得给定面形薄膜反射镜的方法，借助用泽尼克多项式编制的光机接口程序分析了薄膜反射镜面形的光学质量，通过分析薄膜反射镜上局部载荷、预应力、环境温度等变化对薄膜反射镜面形的影响，给出了像差随反射镜边界条件和载荷变化的规律，提出了改善薄膜反射镜像差的方法。 在理论分析的基础上，本文对用高压静电产生的静电力作为侧向载荷制备薄膜反射镜进行了初步尝试。在工作组成员对单电极高压静电力分布研究的基础上，首先用有限元方法计算了单电极静电力作用下薄膜反射镜的面形和焦距，然后与实验结果进行了对比，分析了误差来源，提出了改进试验精度的方法。试验最终验证了通过施加侧向载荷制备薄膜反射镜的可行性。针对抛物面薄膜反射镜的结构特点和现有大口径反射镜面形检测方法，本文最后给出了薄膜反射镜面形检测的零位补偿设计方案，通过光学软件分析，验证了所设计的零位检测系统可以完成大口径薄膜反射镜的面形检测。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-21 |
| 页码 | 119 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/445]  |
| 专题 | 长春光学精密机械与物理研究所_中科院长春光机所知识产出 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 齐迎春. 空间薄膜反射镜成像机理研究[D]. 长春光学精密机械与物理所. 中国科学院长春光学精密机械与物理所. 2007. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论