本测量系统基于压电式加速度计灵敏度高、频率范围宽等优点和用户的实际需求,提出了新的设计方案,可以满足用户对冲击加速度的测试精度要求,对系统中冲击加速度进行测量及误差分析。

动态靶标是一种在室内检测光电跟踪测量设备的装置,经纬仪在检验各项精度指标或调试伺服跟踪系统前都需要动态靶标和经纬仪的相对位置满足动态靶标按预定轨迹旋转一周,经纬仪通过调整方位和俯仰姿态都能够捕获到靶标（简称经纬仪对准动态靶标）。首先介绍了传统的经纬仪对准动态靶标的方法,指出了其四方面的局限性,进而提出一种应用角度测量指向装置的经纬仪快速对准动态靶标方法,阐述了该方法所用角度测量装置的具体结构和对准靶标的具体实现过程,接着对应用角度测量装置对准靶标的主要误差进行了分析,最后总结了这种方法的优势。具体使用结果表明,该方法可以显著提高经纬仪对准靶标的工作效率。

采用单面镀铝聚酯薄膜作为基底,设计了一种通过控制静电力分布来拉伸薄膜成形的三环多电极300mm有效口径的反射镜聚光系统。通过计算所需施加分布电势,能够有效控制圆薄膜面形变化实现不同焦距的聚光。并进行了面形成形模拟和聚光模拟,效果良好。为静电薄膜反射镜影响因素的定量研究和面形控制提供了切实可行的平台。

近年随着新一代微光夜视仪的装备使用,对可靠性提出了新的试验要求,为满足微光瞄准镜可靠性试验的条件要求,我们设计了大视场平行光管物镜。本文针对微光瞄准镜检测用大视场平行光管物镜系统进行设计,使用ZEMAX软件,对平行光管物镜进行优化设计,像差分析,得到满足要求的设计结果。

空间薄膜反射镜是一种空间应用新技术。聚酰亚胺圆薄膜的模态分析能够给薄膜反射镜夹持结构的设计和动态特性分析提供重要依据。通过对薄膜振动贝塞尔方程的求解,得到了300mm聚酰亚胺圆薄膜的前四阶振动频率,并利用ANSYS有限元仿真软件进行了模拟验证,求得了前四阶振型和相应振动频率。薄膜反射镜的固有频率很低,一阶固有频率为9.3Hz左右。这对于反射镜夹持结构和整个光学系统设计,以及载荷的施加、面形调整等提出了特定要求,以避免发生共振影响工作。

针对主动光学系统中的φ620mm弯月薄镜设计了双向柔性侧支撑结构,从理论上分析了薄镜切向侧支撑方式的工作原理和支撑力的分布情况,并采用有限元法计算出望远镜指向水平时薄镜所受侧支撑力的大小和方向,验证了受力分析的正确性。通过有限元计算出不同俯仰角下,切向侧支撑方式和轴向主动支撑共同作用时薄镜校正前后的镜面面形的变化情况。当望远镜指向水平时,薄镜镜面变形最大,经过主动校正后的镜面面形误差RMS值为14.1nm,满足设计指标要求。

基于红外探头视场的标定原理和技术,设计了一种技术指标为焦距f=800mm、有效口径D=160mm、工作波段14～16μm、视场0.1°、准直精度30＂的平行光管,光管采用离轴反射式系统,该系统由离轴抛物面反射镜和平面反射镜组成,其具有传输能量大、无色差、中心无遮拦的特点。设计结果表明,成像质量良好,满足系统的技术要求。

支撑与镜面的连接是大型望远镜主镜支撑的关键技术之一,连接的好坏直接影响望远镜的成像质量。相比于机械紧固方式,粘结连接具有重量轻、成本低、易于装配等优点,常被用来作为支撑和主镜的连接方式。而硅橡胶粘结剂在固化后模量较低,因此硅橡胶粘结层还具有分散应力的作用。过去对主镜粘结研究主要集中在粘结强度方面,而对其他性能研究较少。本文使用有限元方法对粘结层的力分散作用进行了系统研究,借鉴了MMT望远镜的分析方法,通过计算应力分散因子PCF来评价粘结层的应力分散能力,并分析了粘结层模量、厚度等对力分散作用的影响。

针对口径在800mm以内的中小口径次镜支撑结构,采用有限元分析方法,利用Ansys软件对其梁片的厚度、长度及在支撑结构中的位置进行了一阶谐振频率及轴向变形分析。仿真结果表明在遮拦比一致的情况下,系统口径的增加导致次镜支撑结构的一阶谐振频率下降很快。当口径较小时,不同支撑结构的刚度都较好,由此引起结构谐振频率变化不大但都能很好的满足要求,因此可以选择加工工艺最简单的结构。而当口径较大时,不同结构的谐振频率差别较大,其中最高的为四翼偏置结构,但在不同口径时,几种结构的谐振频率的数值变化规律是相同的。当口径超过650mm时改变梁片厚度,结构的一阶谐振频率会相应变化,其中变化最大的为三翼对称结构,对相同的梁片厚度四翼偏置结构的谐振频率最高且轴向变形最小。

组合孔径光学系统是一种新型的光学系统,其主镜由多个小口径的子镜拼接而成。这样的拼接式光学系统能够满足口径大、重量轻和可以折叠的要求。传统的光学系统受口径的限制,无法提高分辨率。组合孔径光学系统用易于加工的小口径光学元件拼接成难于加工的大口径光学元件,提高了光学系统的分辨率。组合孔径光学系统的主要技术问题就是它的装调和检测。本论文结合组合孔径拼接项目,总结组合孔径光学系统的装调过程,介绍了具体的装调及检测步骤,用ZYGO干涉仪测量光学系统波前图,根据波前图和ZYGO干涉仪上的数据对光学系统进行辅助装调。装调后的系统经检测,用CCD相机观察分辨率可达到68lp/mm,达到了相机的分辨率极限;用显微镜观察系统分辨率可达到96.7lp/mm,满足了项目设计指标要求。