磁流变抛光液流变性测试研究

磁流变抛光液在磁流变抛光中起着极其重要的作用,其性能的好坏尤其是其流变性能的好坏直接影响到磁流变抛光的成败。因此在磁流变抛光液配制的过程中需要对磁流变抛光液的流变性进行定量的测试来指导选择其组成成分和确定各成分的比例。本文根据磁流变抛光液在磁场中的流变效应设计制造了一台磁流变仪并详细分析了各部分结构和测试原理,并在此基础上用该装置对自行研制的水基磁流变抛光液试样进行了一系列的实验测量。通过对实验数据的分析,验证了该系统的可靠性并得到了一些配制磁流变抛光液的规律。     

典型碳化硅光学材料的超光滑抛光试验研究

研究了三种典型的碳化硅光学材料CVD SiC、HP SiC以及RB SiC的材料去除机理与可抛光性,并对其进行了超光滑抛光试验.在分析各种材料制备方法与材料特性的基础上,通过选择合理的抛光工艺参数,均获得了表面粗糙度优于Rq=2nm(采样面积为0.71mm×0.53mm)的超光滑表面.试验结果表明:研磨过程中,三种碳化硅光学材料均以脆性断裂的方式去除材料,加工表面存在着裂纹以及材料脱落留下的缺陷;抛光过程中,CVD SiC主要以塑性划痕的方式去除材料,决定表面粗糙度的主要因素为表面微观划痕的深度;HP SiC同时以塑性划痕与晶粒脱落的形式去除材料,决定表面粗糙度的主要因素为碳化硅颗粒大小以及颗粒之间微孔的尺寸;RB SiC为多组分材料,决定其表面粗糙度的主要因素为RB SiC三种组分之间的去除率差异导致的高差.     

簧上质量对油气弹簧阀系设计参数的影响

利用开阀压力和流量以及阀片变形之间的关系,分别建立了油气弹簧节流缝隙和单片节流阀片厚度与单轮簧上质量之间的关系式。在此基础上,对单轮簧上质量对阀系设计参数的影响因素进行了分析,求取了单轮簧上质量影响系数。通过实例,分别利用解析设计法与质量影响系数推算设计方法,对油气弹簧阀系参数进行了设计,对参数设计结果进行了比较和校核,并对设计的油气弹簧进行了特性试验。设计和试验结果表明,单轮簧上质量对油气弹簧阀系设计参数有影响,阀系参数的质量影响系数推算设计方法是可靠的。     

平面子孔径拼接测量实验研究

通过椭圆形口径（长轴225mm,短轴161mm）SiC平面反射镜的全口径面形测量加工实验,验证了一种新的子孔径拼接测量算法—子孔径拼接迭代算法（SASL算法）的有效性。首先用100mm口径平面平晶的子孔径拼接测量与全口径测量的对比实验,确定了拼接测量相关参数及测量装置的精度指标。在此基础上设计了SiC平面反射镜的子孔径拼接实验,在搭建的拼接装置上实现了五次离子束迭代加工过程中和最终的全口径面形测量。这是国内首次将子孔径拼接测量方法用于指导加工实践,加工过程中的测量结果为面形误差修正提供了准确的数据,保证了最终全口径面形误差快速收敛到RMS 50nm。实验证明,SASL算法能大大放宽拼接装置对准运动的精度要求,并减少拼接过程对拼接结果的影响。     

横向压电效应变形镜优化设计

变形镜作为自适应光学系统中的关键部件,起到校正波前误差的作用。其中横向压电效应变形镜应用较为广泛,其设计参数对系统的性能有重要影响,因此需要进行优化设计。仿真表明,减小Si镜和PZT的厚度可以提高系统最大变形量,但会降低一阶固有频率。通过正交匹配两者的厚度参数可满足系统的工作要求。夹具的材料和结构参数会影响系统的热变形特性。使用与镜片材料相同的夹具,系统的热变形最小,对高度和壁厚进行优化可以减小甚至消除系统的热变形。最后,通过电压特性仿真得到了优化后变形镜各分立电极的影响函数。     

自由曲面光学器件检测技术

自由曲面光学器件尽管有其突出的优点,但还远不能进入到现代光学系统的主流中去,问题之一就是精密检测．自由曲面光学器件的检测对于其精密加工不可或缺,并且两者通常具有不可分割的联系．文中阐述了与不同加工阶段相关的自由曲面光学器件检测中的问题和对策．在抛光前后宜分别采用坐标测量机和光学干涉仪,两种方法都存在一些问题有待解决．实际上坐标测量方法是近十几年来自由曲面测量的主流,这方面的研究主要集中于定位、误差补偿及采样策略等问题上．相比之下,自由曲面光学器件的光学测试是一个新的技术,其中不仅是分析软件上的存在问题,首要的还是缺乏适当的测量手段．尽管也可应用专门的轮廓测量仪,但它还存在诸多限制．结合子孔径拼接技术的干涉仪在某些自由曲面光学器件的测量中前景良好,不过对于更复杂的曲面,它同样无法进行测量．     

光学非球面形摆臂式轮廓法测量顶点曲率半径优化算法研究

摆臂式轮廓测量法通过测量非球面与某一球面之间的偏离量实现对非球面形的测量,但无法测量非球面的顶点曲率半径.在开发了测量试验系统的基础上,通过对测量原理的深入研究,利用被测非球面名义面形与测量数据建立了测量参考球面半径非线性最小二乘优化模型,利用该模型,可以在测量非球面形误差的同时获得被测非球面的顶点曲率半径值.同时分析了该模型的理论收敛误差,并在MATLAB下对算法进行了仿真.最后对直径200mm,顶点曲率半径1400mm的凹形抛物面镜进行了测量实验.仿真和测量试验表明了算法的有效性.     

磁流变抛光中的磁场与磁流变液缎带成型分析

利用标量磁位对磁流变抛光中的磁场进行了分析计算,并根据磁偶极子在磁场空间受力的模型,对磁流变液中的磁性微粉颗粒的受力进行理论推导,进一步分析磁流变液形成单一稳定缎带凸起的条件。理论分析经过试验验证,证明分析是正确的。     

环形子孔径测试的迭代拼接算法及其实验验证

为了满足测量高精度、大口径光学元件的需要,在子孔径拼接和定位算法的基础上研究了环形子孔径迭代拼接算法。该算法可通过精确找出重叠点对和寻找最优位形两个步骤来简化。而后研究了该算法在环形子孔径拼接测量中出现的新问题,即如何确定重叠点的问题,并详细介绍了该算法的步骤。最后对160mm口径的抛物面进行了拼接测量实验, 拼接结果的PV值为0.186λ,RMS值为0.019λ,与自准直全口径测量结果基本一致。结果表明环形子孔径的迭代拼接算法能够满足非球面镜的高精度测量。     

刀具对中误差对离轴抛物面镜慢刀伺服车削加工的影响

离轴抛物面镜单件高效加工是离轴三反消像散(TMA)结构光学系统的技术难点之一.单点金刚石慢刀伺服车削加工技术可用于离轴非球面加工,加工尺寸范围较大,加工精度较高.此工艺制造的离轴抛物面面型精度可达到亚微米级,粗糙度达到纳米级.因此,可直接用于红外光学应用,若经后续抛光则可用于空间望远镜等更高精度需求的场合.介绍了慢刀伺服车削加工离轴抛物面镜的在轴加工方法,理论推导了刀具对中误差所带来的面形误差的极值分布规律.仿真研究进一步揭示了工件中心区域面形误差的详细分布.实验数据与理论结果和仿真计算结果均吻合.