薄膜反射镜静电成形单电极控制

静电拉伸薄膜反射镜是近年来发展起来的一种新型技术,薄膜反射镜具有质量轻、柔韧性好、可折叠等优点,在航天领域具有广阔的应用前景。静电拉伸薄膜反射镜的原理为利用静电场上库仑力作用使薄膜产生面形变化,生成所需的反射曲面。由于薄膜变形力学,以及静电场理论的复杂性,目前薄膜成形及其面形控制的研究工作都还不完善。本文在薄膜反射镜成形控制机理研究的基础上,设计了单电极式薄膜反射镜的控制试验,详细计算了控制成形所需的主要参数,设计了薄膜反射镜的夹持结构和控制电路,并利用刀口仪测量了形成的反射面的焦距,试验结果表明在10000V的高压下可以行程焦距约为2.1m的反射镜面,面形的PV值达到11.14λ, RMS值为1.86λ,通过改善夹持结构和选取性能优良的薄膜材料控制面形精度可进一步提高。     

薄膜反射镜的单电极控制静电成形

考虑薄膜反射镜具有质量轻、柔韧性好、可折叠等优点,研究了由静电拉伸法制备薄膜反射镜的新技术.介绍了薄膜反射镜的静电成形机理,计算了单电极模式下薄膜所受力场,设计了单电极式薄膜反射镜的控制实验.给出了控制成型所需的主要参数,设计了薄膜反射镜的夹持结构和控制电路,并利用刀口仪测量了形成的反射面的焦距.实验结果显示,未通电时薄膜反射镜面形的PV值达到11.14λ, RMS值为1.86λ,在10 000 V的高压下可以形成焦距约为2.1 m的反射镜面.通过Zernike拟合验证了数据的可靠性,结果表明,通过改善夹持结构精度和选取性能优良的薄膜材料,反射镜面形精度可进一步提高.     

静电拉伸薄膜反射镜的多电极成形控制

针对现有薄膜反射镜成形控制方法存在求解复杂,工程实用性差等问题,提出了基于反演求解的半解析成形控制方法.首先,基于Karman方程和静电场理论推导了所要拉伸的抛物面面形与施加压强分布的关系及实验所需的离散电极环电压值;其次,利用有限元软件建模和分析,验证所推导的压强分布;最后,在口径为300 mm的三环电极的静电拉伸反射镜实验平台上进行了验证实验.实验显示,拉伸面形最大变形量与理论值基本吻合,面形误差与传统均匀压强下的相比有所减少,最好的实验结果得到的PV值和RMS值较均匀压强下的值分别减少了9.76％和15.38％.仿真及实验结果表明:所描述的方法可以控制面形并提高面形精度,与传统的成形控制方法相比较具有简单实用等优点.     

薄膜反射镜静电成形机理研究

摘要：薄膜反射镜是一种正在发展中的新概念技术,它将解决反射镜孔径与重量相互制约的问题。采用静电拉伸法控制薄膜反射镜面形,具有结构简单、反射镜面形易于控制等优点,其原理为利用静电场上库仑力作用使薄膜产生面形变化,生成所需的光学曲面。由于薄膜变形力学,以及静电场理论的复杂性,目前薄膜成形及其面形控制在理论分析上仍未有定量的结果。本文主要从理论上分析了静电场中空间电势分布特性,以单电极静电场中的薄膜反射镜面形为考察因素,通过数值计算的方法得到薄膜反射镜上的静电力分布,运用有限元分析获得该分布下的反射镜面形,并将其与理想面形进行了比较。提出采用多电极闭环控制可获得更高的控制精度,对静电拉伸薄膜的研究工作具有重要的指导意义。     

薄膜反射镜的成形控制

针对望远镜发射系统承载空间与承载质量的限制与大口径、高分辨率反射镜使用需求之间的矛盾,开展了轻质柔性薄膜反射镜地基试验研究,实现了静电拉伸式薄膜反射镜的精确成形控制.针对口径为300 mm的同心环分布式电极静电拉伸聚酰亚胺镀铝薄膜反射镜,基于泊松方程的薄膜小变形近似求解.并通过确定每环电极对面形的影响函数来确定分布式电极对反射镜薄膜成形的控制矩阵,进而利用最小二乘法求得了分布式电极对面形精确控制所需的分布电压.用ANSYS有限元分析法对比结果,分析相关误差并总结控制方法.结果显示,在薄膜中心变形量超过2.5 mm以后,基于泊松方程的理论求解和ANSYS有限元分析结果相差很大,计算面形与理想面形偏差也很大;认为只有综合运用数值计算和有限元分析,通过确定分布式电极对面形的控制矩阵,运用最小二乘法求解分布式电压,才能准确地实现薄膜小变形面形的预知和控制.     

应用条纹投影法测量薄膜反射镜的成形

针对国内外现有薄膜反射镜面形检测方法存在动态测量不便,测量面形单一等问题,提出了基于正弦条纹投影的反射镜面形测量方法.基于此方法搭建了测量平台,分析推导显示,该方法的测量不确定度＜0.385 μm,该平台的测量不确定度＜4.25 μm.在此平台上对标准球面镜进行了测量,验证了此平台的适用性.最后,对优化控制下的Ф300...     

新型薄膜反射镜的有限元分析

薄膜反射镜是实现大口径、低面密度空间光学系统的最新方向之一,材料采用柔性薄膜,具有重量超轻、体积小的特点.由于薄膜反射镜的挠度特性,利用传统的方法来获得面形的变化很困难.介绍薄膜反射镜的成形原理,建立符合实际情况的有限元模型,通过施加一定的边界条件,对薄膜反射镜进行非线性分析,得到一系列的挠度值,并和理论值进行比较分析,最大误差为0.07%.所得到的结论对于进一步研究反射镜成形和面形控制,以及薄膜厚度的选择具有一定的指导意义.＃     

涤纶薄膜拉伸生产线纵向分布自校正预测控制

本文给出了一种新型的广义预测自校正控制顺及其在涤纶薄膜拉伸生产线上的纵向分布控制中的成功应用。实际运行结果显示了这种自适应控制器的良好性能及实用价值。     

空间薄膜反射镜面形设计及优化

在分析聚酰亚胺薄膜反射镜面形成型理论的基础上,结合光学系统对反射镜面形的要求,用有限元法求解了薄膜反射镜在一定预应力存在的条件下,受均布载荷作用产生变形的数值解,通过数据拟和给出了反射镜面形,并计算了理论面形与计算面形的误差;以反射镜镜面不同区域施加的载荷为设计变量,薄膜的屈服强度为状态变量,理想面形与计算面形的误差为目标函数,用ANSYS软件对薄膜反射镜面形进行了优化;最后以Zernike多项式为接口对反射镜面形进行了波前拟合,给出了优化前后反射镜的像差,证明了通过对薄膜反射镜施加适当的力场可以得到面形精度很好的抛物线面形。结果表明:改变力场可以控制薄膜反射镜面形,并得到需要的面形,为实际设计、构建聚酰亚胺薄膜反射镜提供了理论基础、设计依据和方法。     

静电对超高速卷烟包装机薄膜包装效果的影响及消除方法研究

超高速卷烟包装机容易受到烟包薄膜静电的影响。针对这一问题,分析了超高速卷烟包装机薄膜静电产生的原因,提出了一种新的薄膜静电消除方法,从静电去除、预防静电产生及环境保障三个方面来解决静电问题。研究结果显示,这一新的静电消除方法可有效清除烟用薄膜静电,提升设备生产效率。     

70m大型天线反射体整体吊装变形控制方法

文中主要研究70 m大型天线反射体整体吊装变形对反射面调整精度的影响.参考国内外典型项目案例,结合该项目的具体特点,采用适当方法对70 m大型天线反射体整体吊装变形进行了力学分析.合理设计现场吊装挂绳方案并采用相应的检测调整手段,控制天线反射体吊装受力和变形情况.采用该方法,天线反射体的变形得到了有效控制,反射面精度达...     

一种天线反射面测量新方法

为了更加便利地实现对天线反射面的测量,在传统测量方法经纬仪钢带尺法的基础上,引入了角度前方交会的测量原理,即将两台经纬仪与天线反射面旋转轴同轴布置组成一个测量系统,利用激光经纬仪发射的同轴激光束在天线反射面上形成光斑,用另一台经纬仪观测光斑并读出俯仰角度。俯仰角度测量值换算后即可得出该点的法向偏差,从而实现对天线反射面的测量。新测量方法原理简单,适用性强,实现了对天线反射面的无接触测量。     

航管一次雷达反射面天线制造工艺研究

文章概述了大口径高精度远程航管一次雷达的天线结构特性,论述了双弯曲反射面天线制造工艺和采取的精度保障措施。针对板焊箱梁拼接结构天线骨架,阐述单块反射面框架的铆接工艺和天线骨架的焊装方法,并介绍了天线的总装工艺。通过设置合理的精度定位系统,辅以工装保障措施,再借助电子双经纬仪和数字摄影测量技术,使得天线阵面（15 m×7 m）的均方根≤1.5 mm。     

基于Moore-Penrose逆的索网天线预拉力设计方法

为保证星载索网天线反射型面具有一定的刚度和热稳定性,展开态的索网结构须具有一定的预应力。结合天线索网结构的组成特点,将索网结构的预拉力设计过程分为三个阶段：优化设计前索网面索段的预拉力;计算纵向拉索的索段预拉力;优化设计后索网面的索段预拉力。在前、后两次网面索段预拉力的优化设计中,网面索段预拉力的均匀化程度以网面中各索段拉力与网面索段的拉力均值之间的差值平方和大小来衡量;认为差值平方和越小,网面索段拉力越均匀。以索网结点在理想位置力平衡所需满足的方程为主要约束条件,建立索网预拉力优化设计的数学模型。结合线性相容方程组极小范数解的概念,通过模型等效转换讨论其有效求解方法。算例结果表明,以网面索段拉力与其均值的差方和最小为目标来优化设计索网预拉力的方法简便、有效。     

双弯曲反射面天线精度测量问题探讨

工程中对双弯曲赋形反射面天线精度的常用测量方法中存在测量点拟合和理论坐标系与测试坐标系的转换关系等难点,数据处理关系较复杂。提出将设计、工艺、检测基准统一于中心圆筒的方法,解决了数据处理难点问题。     

非接触式静电电压表校验研究

分析了影响非接触式静电电压表校验的主要因素，通过实验研究了标定电极直径、标定距离对测量结果的影响，认为测量结果随标定电极直径增加而增加，但随着标定距离的增大而减小，利用多项式回归方法计算了校正曲线。研究结论为制定非接触式静电电压表校验标准提供依据，对非接触式静电电压表的正确使用也具有指导意义。     

双曲率反射面天线制造工艺研究

通过某型号产品天线的工艺过程分析,探讨了双曲率反射面天线加工工艺,以期为低成本短周期地制造出符合要求的双曲率反射面天线总结经验。     

基于激光雷达回波强度的反光板位置拟合方法

针对目前激光雷达定位系统中的拟合算法存在拟合精度较低、数据容错能力较差等问题,设计了一种基于回波强度的反光板位置拟合方法.首先对原始扫描数据进行滤波,并结合回波强度分割法与基于点距离的分割法进行数据分割,对分割后数据结合回波强度进行反光板圆心拟合,以得到反光板实际位置.最后使用堆垛式叉车搭载激光雷达R2000进行实验,...     

一种轴对称反射面天线温度场实时预估方法

针对反射面天线多工况及太阳位置时变而导致温度场无规律分布问题,根据反射面天线轴对称的特性,将温度场描述为太阳光线与口径面夹角的函数,提出一种实时预估天线温度场的方法。建立天线热分析模型,在垂直口径面的某个平面内,计算太阳光线与口径面不同夹角时天线温度分布规律并建立温度数据表;根据当前工况查表获得相应温度分布并对其进行旋转变换,由实测数据对其进行修正,从而获得当前时刻天线温度场的估计值。以某7.3 m口径Ka波段轴对称反射面天线为工程案例,对仿真温度和实测温度分别进行预估,预估温度与仿真、实测温度均吻合较好。结果表明该方法简单、快速、有效,可用于轴对称反射面天线热变形的实时补偿,对天线结构设计亦有一定参考价值。     

变工况下滚动轴承静电多传感器融合监测方法研究

滚动轴承是轨道车辆中最关键的部件之一,其质量好坏直接影响轨道车辆的运行.针对滚动轴承的故障监测,基于多传感器信息融合技术,采用多个静电传感器对滚动轴承进行同时监测,通过时域算法和复杂度度量算法对特征参数进行提取,并提出MWLOF检测算法.根据滚动轴承静电综合监测平台在不同工况下对滚动轴承进行监测试验,结果表明:考虑工况...