中国科学院长春光学精密机械与物理研究所创新工程资助项目(057X22C050)
- 作品数：13 被引量：126H指数：8
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- 音圈电机驱动的球面副支撑式快速控制反射镜设计被引量：17
- 2011年
- 为了精确控制光束的传输方向,设计了一种以直线式音圈电机为驱动器的球面副支撑式快速控制反射镜(FSM)。在明确所需FSM系统功能和设计要求的基础上,分别对其机械结构、平面反射镜、驱动元件以及角度测量元件进行了设计和选择。完成精密加工、装配、调试后,对FSM系统进行了实验测试分析。结果表明,该球面副刚性支撑式FSM系统结构简单,承载能力强,谐振频率约为120Hz,反射镜稳定精度优于2″,且对振动、冲击、回转等动态工作环境具有较强的适应性,满足系统使用要求。
- 徐新行王兵韩旭东王恒坤刘廷霞
- 关键词：快速控制反射镜直线位移传感器音圈电机
- 大口径宽波段高能激光发射窗口的设计与测试被引量：4
- 2014年
- 由于大口径宽波段高能激光发射系统使用环境复杂、激光发射间歇时间长,晶体窗口难于满足使用要求,本文设计了一套用于发射系统的快门式机械窗口。该机械窗口由防尘罩压紧机构和防尘罩的驱动机构两部分组成。压紧机构通过丝杠、钢丝绳和同步带等传动方式实现单电机驱动多目标同步运动,利用柔性铰链补偿安装误差。采用柔索的非线性分析法和积分原理求解了防尘罩的风压载荷与锁紧机构所需的压紧力间的解析关系,通过逆推法建立了正压风载与电机负载扭矩间的解析表达式。根据电机的矩频特性计算了机构的转速范围和防尘罩能承受的最大风载。实际测试表明,电机输出扭矩达到0.34Nm时,防尘罩可以抵御10m/s风载作用,开启与关闭的最小时间稳定在3s左右,正压风载与电机负载间表达式的计算误差不超过15%,窗口的运行可靠,符合设备使用要求。
- 刘旭堂高云国邵帅江展洪薛向尧
- 关键词：宽波段柔索
- 快反系统中平面反射镜的轻量化设计被引量：12
- 2012年
- 根据快速控制反射镜系统(快反系统)对平面反射镜的设计要求,对快反镜的轻量化结构进行了优化设计。选择比刚度大、热变形系数小的碳化硅为镜坯材料,采用背部开槽式结构减重,背部3点式支撑,对不同筋宽和镜面厚度等多种轻量化方案进行了有限元分析。结果表明:筋宽越大,镜体刚度越好,但筋宽增大到一定程度时,反射镜刚度的改善程度减缓;镜面越厚,镜体内应力、自重变形越大。结合反射镜设计要求和有限元分析结果,加工制备了筋宽为4 mm,镜面厚度为4 mm的碳化硅反射镜,镜体轻量化率达55%。实测反射镜的面形精度,其RMS值不超过λ/30,与分析结果相符,满足系统的使用要求。
- 徐新行王兵乔健刘长顺时魁
- 关键词：快速控制反射镜轻量化有限元分析碳化硅
- 二维快速控制水冷反射镜装置设计被引量：7
- 2009年
- 为了进一步精确控制激光发射方向,减少反射镜热畸变以提高光束质量,设计了一种新型二维快速控制水冷反射镜装置。根据高功率激光反射镜的设计和制作原则,对反射镜的材料性能进行了分析,采用主动水冷铜镜来减小镜面热畸变使镜面变形控制在0.1μm以内。然后,分别从机械结构、驱动器和控制系统、角度检测元件3方面设计了反射镜装置,其x-y轴框架式的机械结构形式,可减小反射镜的冷却水管对轴系回转精度的影响,使回转精度<2″。实验测试结果表明,二维快速控制水冷反射镜装置工作稳定、可靠,控制光束稳定的精度<1″,可满足对激光传输方向的精确实时控制和对光束整体倾斜方向进行校正等要求。
- 邵帅高云国郭劲宣明
- 关键词：高能激光系统快速控制反射镜水冷音圈电机
- 舰载光电成像系统探测能力分析被引量：11
- 2013年
- 归纳了远目标经过光电成像系统到输出清晰图像的过程中需满足的条件,针对相应的指标要求,分析了光电系统的分辨率、几何探测能力和像面照度,确定了光学镜头的焦距、相对孔径等主要设计参数。综合考虑大气传输、光学系统及CCD探测器等影响因素,讨论了整个舰载光电系统的对比度和探测能力,对光学系统的各项性能参数进行了优化匹配。最后,在外场试验中基于所研制的光学镜头验证了舰载光电系统的探测能力,结果显示其满足探测距离≥18km的指标要求,表明所提出的理论分析合理可行,可用于车载及机载光学系统设计。
- 乔健
- 关键词：光电成像光学系统对比度
- 采用柔性铰链的快速反射镜设计被引量：42
- 2014年
- 根据激光发射系统对快速反射镜发射方向精度的需求,提出了一种新型快速反射镜设计方案。该方案以柔性铰链为运动传递元件,采用直线音圈电机驱动,并用高精度光栅测微仪实现位置闭环控制。首先,介绍了反射镜工作原理及驱动方式,选择了系统的驱动元件和测角元件,并对柔性铰链结构进行设计。在研究其刚度特性的基础上,采用序列二次规划法优化了铰链关键尺寸。然后,建立了驱动组件的简化模型,并利用理论公式和有限元分析软件分别计算驱动组件的转角精度。最后,使用测角元件及自准直平行光管测量了快速反射镜的转角精度。实验结果表明:所设计的快速反射镜装置工作稳定、结构可靠,对发射光束的控制精度能达到0.95″,满足激光发射系统实时控制光束发射方向的精度要求。
- 周子云高云国邵帅薛向尧
- 关键词：音圈电机柔性铰链传动精度
- 高功率激光热效应对合束系统的影响被引量：8
- 2015年
- 提出利用镀膜合束的方法对三路光束进行合束用于高功率红外激光合束系统设计。考虑系统中关键元件使用的红外材料ZnSe易受热效应影响,采用光机热耦合分析方法,研究了在温度边界条件固定时,各波段激光所产生的耦合热效应对各路激光波前畸变的影响,同时定性分析了系统中存在的激光偏置热效应。研究结果显示,系统中各波段的激光波前畸变均方根值(RMS)均满足设计要求(各波段波前畸变小于λ/8);激光偏置造成的波面高频成分增大了长波激光波前畸变量,但高频成分对系统波前畸变影响依然满足要求;轴向温差可在35s达到平衡,对光束波前造成主要影响的是各块镜片的面型畸变。根据分析结果搭建了实验平台,利用系统中短波400 W激光进行实验,采集了该条件下的面型并与仿真结果进行了对比,实验结果验证了该分析方法计算结果的准确性。
- 孙毅高云国邵帅
- 关键词：激光干扰
- 采用四象限探测器的光斑中心定位算法被引量：8
- 2014年
- 为提高激光发射系统的监测精度,提出了一种基于四象限探测器的光斑中心定位算法,首先采用均匀分布的椭圆模型对光斑进行分析,根据四象限探测器工作原理,通过计算椭圆形光斑在四象限探测器上各对应区域所占面积进而推导光斑中心坐标表达式,然后采用解析几何的方法求取椭圆光斑的长轴与短轴,最后搭建四象限监测系统对算法进行实验验证;结果表明,所提算法能有效提高四象限探测器的光束监测精度,较传统方法精度提高21.3%。
- 周子云高云国邵帅李一芒
- 关键词：四象限探测器
- 大口径宽波段激光发射通道的正压密封被引量：1
- 2015年
- 针对大口径宽波段高能激光发射系统内通道的防尘除湿问题,提出了内通道正压通风密封方法。该方法利用净化后的干燥洁净空气排出原有的空气,并在发射端口形成正压气流阻挡外界空气向内通道扩散,从而达到密封防护的目的。借助计算流体力学软件Fluent对发射系统内通道的正压通风流场进行了数值模拟和分析研究,研究显示洁净气流在发射端口处产生一定的风速和压差,从而形成了内部正压抵挡通道外空气的回流。对于10.6μm的长波激光,根据压力变化估计了通道内的折射率变化在10-7量级,引起的光程差约为1μm。最后,通过实验验证了仿真结果。结果表明:监测面的速度值比仿真结果稍大,但是速度变化基本相同,而且洁净气流在监测面保持有0.64m/s的正压速度,洁净空气的相对湿度从59%降至了29%,基本达到了正压通风系统防尘除湿的密封设计要求。
- 陈文韬高云国邵帅
- 关键词：高能激光密封数值模拟
- 大口径快速密闭窗口的设计及测试被引量：1
- 2015年
- 针对大口径宽波段高能激光发射系统使用环境复杂、激光发射间歇时间长,晶体窗口无法满足使用要求等情况,为发射系统设计了一套快门式机械窗口。该机械窗口采用聚氯乙烯(PVC)薄板作为防尘罩,利用弹簧和密封环组成半固定式滑槽,采用步进电机驱动。利用圆形薄板的大挠度变形原理,建立了防尘罩挠曲变形量与正压风载间的非线性微分方程;以中心挠度为摄动参数用摄动法求解微分方程,获得防尘罩挠曲变形量与风压载荷间的关系,并进一步求出电机的负载扭矩。由于电机的输出扭矩是一定的,为了使防尘罩抗风载能力达到最大,利用电机负载与防尘罩挠曲变形量间的解析关系式进一步优化了防尘罩的弯曲刚度。实际测试结果显示,防尘罩挠曲变形量的求解误差不超过15%;当防尘罩弯曲厚度为0.8mm时,防尘罩可以抵御12m/s风载作用,电机负载扭矩为0.34Nm;开启与关闭的最短时间小于3s,窗口运行可靠,符合设备使用要求。
- 刘旭堂高云国曹佃生
- 关键词：圆形薄板
