專利名稱：一種大口徑平行光管主反射鏡的磁懸浮支撐系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大口徑平行光管的主反射鏡支撐系統(tǒng)，屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在大口徑長焦距光學(xué)系統(tǒng)中，主鏡的支撐系統(tǒng)對(duì)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能影響非常大，在重力及熱環(huán)境影響下的面形變化量應(yīng)滿足光學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)其精度的要求，因此，主反射鏡支撐系統(tǒng)的選擇對(duì)提高整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能有很重要的作用。目前主要的大型反射鏡的支撐方式有水銀吊帶支撐方式、框架式支撐方式、六點(diǎn)式支撐方式。其中水銀吊帶支撐方式雖然能改善吊帶式支撐方式反射鏡受力不均的缺點(diǎn)， 但是仍不能降低反射鏡自重的形變的影響，對(duì)更大型的反射鏡效果一般。框架式支撐方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，一般只用在高精度反射鏡上，且一次裝調(diào)好之后基本不再拆卸。六點(diǎn)式支撐方式對(duì)反射鏡自重的影響的補(bǔ)償能力有限，很難達(dá)到大型反射鏡的面型精度要求，且不易再次裝調(diào)校準(zhǔn)。隨著航天事業(yè)的發(fā)展，模擬微重力環(huán)境下的空間懸浮技術(shù)已經(jīng)成為進(jìn)行相關(guān)高科技研究的重要手段。磁懸浮技術(shù)是以磁懸浮理論和自動(dòng)控制原理為基礎(chǔ)，利用磁場(chǎng)力使物體沿著一個(gè)軸或幾個(gè)軸保持一定位置的高新技術(shù)。由于磁懸浮的“零接觸”理念，能使裝置在空氣中不接觸任何元件，具有無摩擦、無噪聲、無接觸、克服自重等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、電子、航天航空等各個(gè)方面有著很大的發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于磁懸浮技術(shù)的大口徑平行光管主反射鏡支撐系統(tǒng)。該支撐系統(tǒng)由控制器、功率放大器、定位磁鐵、主反射鏡組成。由傳感器檢測(cè)主反射鏡上各點(diǎn)位置的偏差信號(hào)，并通過反饋，與參考信號(hào)比較；調(diào)節(jié)器根據(jù)位置偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過功率放大器來改變電磁鐵的電流；從而改變定位磁鐵的磁力，使主反射鏡穩(wěn)定懸浮。本發(fā)明其效果在于，主反射鏡通過磁懸浮支撐系統(tǒng)穩(wěn)固后，由于本身內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)均受到相應(yīng)的磁力，與其自身的重力相抵消，處于“無重力”懸浮狀態(tài)，這樣就最大限度的減少了由于自身過大的重力而產(chǎn)生的面形形變；同時(shí)，外界因素作用下產(chǎn)生的變形和內(nèi)應(yīng)力， 通過支撐結(jié)構(gòu)傳遞到主鏡上引起的主鏡偏轉(zhuǎn)和變形，也會(huì)因?yàn)檫@種“無重力，，懸浮而避免； 而且，可以隨時(shí)對(duì)外界環(huán)境的變化而產(chǎn)生的主反射鏡位置失準(zhǔn)進(jìn)行重新調(diào)節(jié)。


圖1為本發(fā)明之大口徑平行光管主反射鏡磁懸浮支撐系統(tǒng)示意圖。圖2為磁懸浮支撐系統(tǒng)主反射鏡與定位磁鐵相對(duì)位置的側(cè)視簡圖。圖中1-反射主鏡，2-定位磁鐵，3-位移傳感器，4-功率放大器，5-位置信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，6-控制器。
具體實(shí)施例方式主反射鏡磁懸浮支撐系統(tǒng)具體實(shí)施方式
如下，系統(tǒng)由兩大部分組成控制部分與執(zhí)行部分。控制部分包括位移傳感器(3)、位置信號(hào)轉(zhuǎn)換電路( 和控制器(6)。執(zhí)行部分有功率放大器(4)與定位磁鐵O)。主反射鏡(1)材料需要特制，由傳統(tǒng)的碳化硅材料 (SiC)與磁性材料混合制成，并在主反射鏡的反射表面鍍上所需要的反射材料。在主反射鏡的四周安裝6對(duì)位置傳感器(3)與定位磁鐵O)，安裝位置如圖2，三對(duì)互成120°置于主反射(1)鏡背面；另外三對(duì)互成120°置于主反射鏡(1)外輪廓四周，這樣6個(gè)傳感器探測(cè)點(diǎn)就能完全確定主反射鏡相對(duì)于理想?yún)⒖嘉恢玫钠?；?shí)現(xiàn)了六個(gè)定位磁鐵能對(duì)主反射鏡六個(gè)自由度進(jìn)行控制。我們可以通過改變電流而改變電磁力。當(dāng)主反射鏡⑴穩(wěn)定時(shí)，由位移傳感器⑶ 讀出位置信號(hào)，并檢測(cè)各參考點(diǎn)位置與理想?yún)⒖嘉恢玫钠钚盘?hào)，通過反饋，與理想?yún)⒖嘉恢眯盘?hào)相比較，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，控制器(6)根據(jù)面型偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過功率放大器G)，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制電流，來改變定位磁鐵O)中的電流，從而改變定位磁鐵與主反射鏡(1)之間的電磁力，此力的變化將改變主反射鏡(1)與參考點(diǎn)位置，直到主反射鏡 (1)各參考點(diǎn)與理想?yún)⒖嘉恢弥睾蠒r(shí)，到達(dá)精度要求。
權(quán)利要求
1.大口徑平行光管主反射鏡磁懸浮支撐系統(tǒng)的主反射鏡需要特殊制造，用傳統(tǒng)的碳化硅材料與導(dǎo)磁材料混合制成，并在反射面上鍍上反射材料。
2.主反射鏡磁懸浮支撐系統(tǒng)，根據(jù)磁懸浮原理，將主反射鏡懸在空中，處于“無重力”狀態(tài)，并通過控制電路、信號(hào)調(diào)理電路和傳感器與功率放大器、定位磁鐵對(duì)主反射鏡相對(duì)于參考位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。六個(gè)傳感器將六個(gè)參考點(diǎn)相對(duì)于理想?yún)⒖嘉恢玫牟钪缔D(zhuǎn)化為電信號(hào)，反饋給控制電路，經(jīng)過計(jì)算分析與功率放大，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流的變化，從而改變磁鐵與主鏡之間的力來調(diào)節(jié)主反射鏡上六個(gè)參考點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)安裝精度要求。
全文摘要
一種大口徑平行光管主反射鏡的磁懸浮支撐系統(tǒng)，本發(fā)明涉及大孔徑平行光管檢測(cè)系統(tǒng)，其原理簡圖如摘要附圖所示。它屬于光電檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。在大口徑長焦距光學(xué)系統(tǒng)中，大口徑主鏡的自重對(duì)于面形的影響很大，難以克服。本發(fā)明將磁懸浮原理應(yīng)用于主反射鏡的支撐，該系統(tǒng)由控制電路、信號(hào)調(diào)整電路、傳感器、功率放大器、定位磁鐵組成。主鏡需要特殊制造。該系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線性系統(tǒng)，通過改變電流而改變電磁力。當(dāng)主反射鏡穩(wěn)定時(shí)，由位置傳感器檢測(cè)各參考點(diǎn)位置與理想?yún)⒖嘉恢玫钠钚盘?hào)，并通過反饋與理想?yún)⒖嘉恢眯盘?hào)相比較，調(diào)節(jié)控制器根據(jù)面型偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并通過功率放大器來改變電磁鐵的電流，從而改變電磁鐵與主反射鏡之間的電磁力，在電磁力的作用下，直到主反射鏡各參考點(diǎn)與理想?yún)⒖嘉恢弥睾稀?br> 文檔編號(hào)G02B5/08GK102185540SQ20111012018
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者付躍剛, 崔兆龍, 張磊, 王加科, 韓旭 申請(qǐng)人:長春理工大學(xué)