大口径高速压电倾斜镜结构设计与分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 朱衡 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院光电技术研究所 |
| 授予地点 | 光电技术研究所 |
| 导师 | 陈东红 |
| 关键词 | 高速压电倾斜镜 薄板径向支撑 谐振频率 有限元仿真分析 优化分析 |
| 其他题名 | Structure design and analysis of large aperture fast piezo steering mirror |
| 学位专业 | 光学工程 |
| 中文摘要 | 高速倾斜镜是在光学系统中使光束实现快速微小角度偏转的一种可控平面反射镜。它在自适应光学系统中可以校正倾斜误差，在天文观测、激光大气传输、目标跟踪等领域均有着广泛而重要的应用。在上述光学系统中，为了获得更好的补偿、跟踪和控制效果，要求提高系统的控制带宽，而倾斜镜结构的机械谐振频率是影响系统带宽的一个重要因素，所以如何提高倾斜镜结构的机械谐振频率就成为一个重要的研究课题。本文利用有限元法分析了影响倾斜镜结构机械频率的各种因素，分析结果可知，倾斜镜的口径和角行程增大都会使其谐振频率降低，造成对系统带宽的限制。而倾斜镜口径和角行程的不断增大是倾斜镜发展、应用的必然趋势。那么，对于大口径，大角行程的倾斜镜来说，要想得到较高的机械谐振频率，则应从以下几个方面来考虑：（1）减轻运动部件的质量或转动惯量。（2）增大驱动部分的结构刚度。（3）采用无反作用力结构设计法。（4）采用控制电路网络进行校正以抑制谐振等。 针对高速压电倾斜镜在应用中的实际情况和技术要求，在不增加系统复杂性的前提下，我们通过在原有结构倾斜镜中加入薄板径向支撑的手段来改变高速压电倾斜镜的结构刚度分布，并针对这种结构进行了动力学分析，得到谐振频率表达式；在理论推导的基础上又进行了有限元仿真优化分析，在分析过程中兼顾了倾斜镜的另一个重要指标－角行程，即在提高谐振频率的同时保证倾斜镜有足够的角行程，基于这一前提我们对薄板的各参数进行了优化，得到了较理想的优化仿真结果。 基于上述理论和仿真分析结果，我们研制出这种基于薄板径向支撑的倾斜镜。其口径为φ250mm，通过对添加薄板前后两种结构倾斜镜的动态性能及角行程测试分析得到如下结论：这种薄板径向支撑的加入有效改善了倾斜镜的结构刚度分布，大大提高了倾斜镜倾斜方向的一阶谐振频率，且保证了足够的角行程。 本文通过理论分析、仿真分析以及实测分析，证实了在原有结构倾斜镜中增加薄板径向支撑可以有效提高倾斜镜的倾斜自振频率，扩大倾斜镜的应用带宽，且不影响其角行程。这种设计方法为将来倾斜镜的进一步结构改进提供了参考。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-11-19 |
| 页码 | 73 |
| 源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/368]  |
| 专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 朱衡. 大口径高速压电倾斜镜结构设计与分析[D]. 光电技术研究所. 中国科学院光电技术研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：光电技术研究所
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