手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

空间光谱仪光栅支撑定位技术研究

刘齐民

  天文学是一门以观测为主的学科,它的发展一直随着观测手段与观测技术的改进而得到极大地推动。空间天文学克服了地面观测受大气湍流和大气窗口的影响,具有全波段、全时段和全方位的优点,成为了目前天文研究的必然趋势。光谱仪作为空间天文卫星的有效载荷之一,能获取天体光谱,确定天体大小、质量、密度和运动速度等物理信息,成为空间天文观测不可或缺的光学精密仪器。光栅是光栅光谱仪的关键元件之一,其所处的位置精度和面形精度影响了最终的观测质量。为了提高观测手段,实现高质量的观测,开展空间光谱仪光栅支撑系统和光栅调整定位方面的研究工作具有重要的科学意义。 本文首先简述了国内外空间天文观测的相关工作及发展。分析了空间光谱仪在运输、发射和在轨阶段所面临的空间热、力环境。其次根据全息光栅刻线要求,提出了一种新的球面光栅轻量化方法,针对目前有限元软件不能直接得到面形误差和优化效率偏低的问题,结合有限元分析软件ANSYS和数值计算软件MATLAB对光栅支撑位置进行了自动优化。接着对光栅支撑系统进行了详细设计,提出了一种正交柔性铰链结构改善了光栅组件的环境适应能力,通过灵敏度分析,筛选了优化变量,利用有限元分析软件优化了柔性支撑尺寸参数,使得光栅组件在力、热耦合作用下满足条件。然后对整个支撑系统进行了动力学考核,主要包括:过载加速度分析、模态分析、低频频率响应分析和随机振动分析。 最后根据要求设计了光栅调整定位机构,该机构能够调整光栅6个自由度方向,保证光栅在空间上的有效位置。……   
[关键词]:空间光谱仪;柔性支撑;光栅组件;有限元分析;调整定位机构
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)2013年