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米级口径经纬仪保护窗口镜面变形分析

赵晓东 王晶

赵晓东, 王晶. 米级口径经纬仪保护窗口镜面变形分析[J]. 中国光学(中英文), 2018, 11(4): 654-661. doi: 10.3788/CO.20181104.0654
引用本文: 赵晓东, 王晶. 米级口径经纬仪保护窗口镜面变形分析[J]. 中国光学(中英文), 2018, 11(4): 654-661. doi: 10.3788/CO.20181104.0654
ZHAO Xiao-dong, WANG Jing. Analysis of the mirror deformation of one-meter theodolite protective window[J]. Chinese Optics, 2018, 11(4): 654-661. doi: 10.3788/CO.20181104.0654
Citation: ZHAO Xiao-dong, WANG Jing. Analysis of the mirror deformation of one-meter theodolite protective window[J]. Chinese Optics, 2018, 11(4): 654-661. doi: 10.3788/CO.20181104.0654

米级口径经纬仪保护窗口镜面变形分析

doi: 10.3788/CO.20181104.0654
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 No.11403064

详细信息
    作者简介:

    赵晓东(1991-), 男, 山东滕州人, 硕士研究生, 主要从事光电测量设备结构设计方面的研究。E-mail:zxdsdu@163.com

    王晶(1966-), 女, 吉林九台人, 研究员, 博士生导师, 主要从事光学技术与测量技术方面的研究。E-mail: wangjing@ciomp.an.cn

  • 中图分类号: TH74

Analysis of the mirror deformation of one-meter theodolite protective window

Funds: 

National Nature Science Foundation of China No.11403064

More Information
  • 摘要: 为了精确分析外载荷作用下米级口径经纬仪保护窗口镜面变形,本文基于接触有限元理论建立了米级口径经纬仪保护窗口带摩擦接触的有限元分析模型,对比了线性刚性连接和非线性摩擦接触方法的差异。采用齐次坐标变换法去除刚体位移,得到米级口径经纬仪保护窗口镜面畸变数据,使用Zernike多项式作为光机集成分析的接口工具,并将Zernike多项式系数导入ZEMAX中,以波前像差RMS值衡量镜面变形对成像质量的影响,并与干涉仪检测结果进行比较。考虑摩擦接触条件得到的保护窗口镜面波前像差RMS值为38.095 nm、PV为205.027 nm,使用干涉仪检测得到的保护窗口镜面波前像差RMS值为40.626 nm、PV值为235.654 nm。实验结果表明,考虑摩擦接触条件的仿真实验与干涉仪检测实验的镜面波前像差RMS值偏差为6.23%,能更准确地反映米级口径保护窗口镜面变形。

     

  • 图 1  保护窗口结构

    Figure 1.  Protective window structure

    图 2  保护窗口有限元模型

    Figure 2.  Finite element model of protective window

    图 3  刚性连接面形及应力图

    Figure 3.  Contour and stress diagram of rigid joint surface

    图 4  摩擦接触面形及应力图

    Figure 4.  Contour and stress diagrams of frictional contact surface

    图 5  保护窗口面形的干涉仪检测结果

    Figure 5.  Interferometer test results of contour diagram of protective window surface

    图 6  刚性连接镜面波前图

    Figure 6.  Wave front map of rigid joint mirror

    图 7  摩擦接触镜面波前图

    Figure 7.  Wavefront map of frictional contact mirror

    表  1  材料属性参数

    Table  1.   Material property parameters

    MaterialDensity/
    (kg·m-3)
    Young′s
    Modulus/Gpa
    Poisson′s
    Ratio
    457 8902090.27
    HT2507 2801380.156
    Fused silica2 205730.17
    Rubber1 1500.006 10.49
    下载: 导出CSV

    表  2  Zernike前五项表达式及意义

    Table  2.   The first five polynomials of Zernike and their meanings

    NOPolynomialMeaning
    11piston
    22xx tilt
    32yy tilt
    4(2x2+2y2-1)defocus
    52xyastigmatism
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-26
  • 修回日期:  2018-02-05
  • 刊出日期:  2018-08-01

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