CN107024180A - 用于远距微位移测量的支撑调节装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
用于远距微位移测量的支撑调节装置，由测微光管A、反射镜B、小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F、基板G、反射镜支架H组成测量光路结构，将光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A固定于“固定体”上；球面镜E及平面镜F通过基板G固定于“活动体”上，特征是测量光路结构中还设有开孔套筒I；光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A通过开孔套筒I装置固定于天文望远镜主镜上。本发明提供的远距微位移测量装置能解决模拟太空发射环境试验及正弦振动试验需求，保证观测的重复性、观测基准统一性与观测人员安全，能调节主要光学器件的角度，保证光路畅通。
Description
技术领域
本发明提出一种支撑调节结构，具体涉及一种用于远距微位移测量的支撑调节装置。本发明还涉及这种支撑调节装置的工作方法。
背景技术
天文望远镜的主镜与副镜之间往往相隔较远，为保证良好的光学成像质量，要求它们之间始终保持严格的同轴度，允许误差仅为百分之几毫米和几个角秒。现有的远距微位移测量装置如图1和图2所示，由测微光管A、反射镜B、小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F、基板G、反射镜支架H组成测量光路结构，其特征是设置两条光路，一条为球面镜光路，一条为平面镜光路。球面镜光路由从测微光管A发出光经过A内的成像物镜后获得第一像点，在经过反射镜B、分划板D、小球面镜F反射后再次成像于焦面分化板上形成第二像点；平面镜光路由测微光管A发出光经A内成像物镜并分别通过小平面镜C与小平面镜E分别反射成像于焦面分化板上；将光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A固定于“活动体”(天文望远镜副镜)上，球面镜E及平面镜F通过基板G固定于“固定体”(天文望远镜主镜)上。当“活动”物体相对于“固定”物体有微小位移时，通过记录焦面分化板上前后两组读数，就可计算出微位移。这种设计的优点是能够完成常规测量仪器无法完成的检测微位移，及根据检测结果实施校正的任务；且能够直接将此装置安装于两被测物体上；体积小、重量轻，精度高；但缺点有以下几点：
1.该装置经过模拟太空发射环境试验及正弦振动试验，需要保持足够高的强度刚度，所以有些光学零部件需要重新选择设计，否则影响到检测零件的安全性与检测结果的可靠性；
2.图中的光路系统，考虑到主镜与副镜的允差与相对距离，观测人员需要借助攀登设备进行高处观测，观测过程十分复杂，观测的重复性、观测基准的统一性与观测人员的人身安全性不能得到很好的保证；
3.由于桁架结构的复杂性，图中的光路有可能被阻断，需要考虑在相关光学仪器上设计镜面角度调节装置和固定装置，以保证光路畅通。
发明内容
针对现有技术问题，本发明提供一种用于远距微位移测量的支撑调节装置，这是一种基于地面测量的、可调节相应光学镜面角度的远距离微位移测量装置，该机构能够观测记录振动试验前、后主、副镜的偏心量与相对倾斜量，减少观测的复杂性，保证观测人员的安全，保证光路的正常运行。本发明还将提供这种支撑调节装置的工作方法。
完成上述发明任务的技术方案是：一种用于远距微位移测量的支撑调节装置，由测微光管A、反射镜B、小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F、基板G、反射镜支架H组成测量光路结构，将光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A固定于“固定体”(天文望远镜主镜)上；球面镜E及平面镜F通过基板G固定于“活动体”(天文望远镜副镜)上，其特征在于，该测量光路结构中还设有开孔套筒I；光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A是通过所述开孔套筒I装置固定于“固定体”(天文望远镜主镜)上。
换言之，本发明的方案有以下特点：
1.由测微光管A、反射镜B、小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F、基板G、反射镜支架H、开孔套筒I组成测量光路结构；将光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A通过开孔套筒I装置固定于“固定体”(天文望远镜主镜)上，球面镜E及平面镜F通过基板G固定于“活动体”(天文望远镜副镜)上，如图3、图4所示；通过调整可使测微光管安置于地面处观测，大大减少了调节的复杂性与测试人员的安全性，最大程度保证了观测基准的统一性；
2.对于各光学零件，采用反射镜B、小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F增加防震垫圈、加固螺栓的方法来保证零件在正弦振动试验中的安全性能，开孔套筒I也对上述零件起支撑保护作用。经过有限元仿真计算，该结构的安全系数与最大位移均符合要求；
3.在小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F上设置了120°三点调节装置，如图5所示。可以通过调节螺纹杆S1、S2、S3来改变各小平面镜、小球面镜的角度，以便更好的寻找发现光源信号。
以上2、3两个特点是对基本技术方案的优化。
完成本申请第二个发明任务的技术方案是，上述用于远距微位移测量的支撑调节装置的工作方法，其特征在于，步骤如下：
⑴.将光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A通过开孔套筒I装置固定于“固定体”(天文望远镜主镜)上，球面镜E及平面镜F通过基板G固定于“活动体”(天文望远镜副镜)上；
⑵.由于光路系统改变，测微光管安置于地面处观测；
⑶.通过调节螺纹杆S1、S2、S3来改变各小平面镜、小球面镜的角度，以便更好的寻找发现光源信号；
⑷.将测微准直光管A对准无穷远处调焦，观察侧微光管焦面十字丝通过45°反射镜B及上、下两块小平面镜C、E的反射像(两块小平面镜事先调整至合适方向并固定)，记录反射像沿X、Y方向的距离示数x1,y1,可得主镜与准直镜的相对倾斜；
⑸.若主镜与准直镜间沿Y方向偏角为α1，经计算，可得y1＝(b+h)tan2α1；
得
若主镜与准直镜间沿X方向偏角为α2，由数学公式，计算得
(6).主镜与副镜偏心量的测量：
将测微准直光管A对准安装在副镜上的分划板D处的十字丝调焦，测该十字丝正好处于主镜上小球面镜F球面静心的位置；测出并记录分划板十字丝及其反射像沿X、Y两个方向的距离x2,y2，可得出主镜与准直镜的偏心量；
⑺.若主镜与准直镜间沿Y方向偏心量为d1，经计算，得：
d1＝h0tanβ1；y2＝(b+h0+h)tanβ1；
得
若主镜与准直镜间沿Y方向偏心量为d2，得：
⑻.b为测微光管A到反射镜B的距离，h为反射镜B到小平面镜C的距离，h0为十字丝分划板D到小球面镜F的距离。
本发明提供的远距微位移测量装置能够解决模拟太空发射环境试验及正弦振动试验的需求，保证观测的重复性、观测基准的统一性与观测人员的人身安全性，能够调节主要光学器件的角度，保证光路畅通。
附图说明
图1是现有技术中一般远距微位移测量简图；
图2是现有技术中一般远距微位移测量光路原理图；
图3是本发明远距微位移测量装置结构简图；
图4-1、图4-2、图4-3是本发明远距微位移测量装置结构的应用实例图；
图5是本发明中小镜固定装置上的120°三点调节装置示意图。
图中标记代号：A测微光管、B反射镜、C小平面镜、D分化板、E小平面镜、F小球面镜、G基板、H反射镜支架、I开孔套筒。
具体实施方式
实施例1，主镜与副镜相对倾斜量的测量：
将测微准直光管A对准无穷远处调焦，观察侧微光管焦面十字丝通过45°反射镜B及上、下两块小平面镜C、E的反射像(两块小平面镜事先调整至合适方向并固定)，记录反射像沿X、Y方向的距离示数x1,y1，可得主镜与准直镜的相对倾斜。若主镜与准直镜间沿Y方向偏角为α1，经计算，可得y1＝(b+h)tan2α1；
得
若主镜与准直镜间沿X方向偏角为α2，由数学公式，计算得：
实施例2，主镜与副镜偏心量的测量：
将测微准直光管A对准安装在副镜上的分划板D处的十字丝调焦，测该十字丝正好处于主镜上小球面镜F球面静心的位置。测出并记录分划板十字丝及其反射像沿X、Y两个方向的距离x2,y2，可得出主镜与准直镜的偏心量。
若主镜与准直镜间沿Y方向偏心量为d1，经计算，得：
d1＝h0tanβ1；y2＝(b+h0+h)tanβ1
得
若主镜与准直镜间沿Y方向偏心量为d2，得：
b为测微光管A到反射镜B的距离，h为反射镜B到小平面镜C的距离，h0为十字丝分划板D到小球面镜F的距离。
Claims (4)
1.一种用于远距微位移测量的支撑调节装置，由测微光管A、反射镜B、小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F、基板G、反射镜支架H组成测量光路结构，将光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A固定于天文望远镜主镜上；球面镜E及平面镜F通过基板G固定于天文望远镜副镜上，其特征在于，该测量光路结构中还设有开孔套筒I；光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A是通过所述开孔套筒I装置固定于天文望远镜主镜上。
2.根据权利要求1所述的用于远距微位移测量的支撑调节装置，其特征在于，各光学零件反射镜B、小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F，采用增加防震垫圈、加固螺栓的方法来保证零件在正弦振动试验中的安全性能，开孔套筒I也对上述零件起支撑保护作用。
3.根据权利要求1或2所述的用于远距微位移测量的支撑调节装置，其特征在于，在小平面镜C、分化板D、小平面镜E、小球面镜F上设置有120°三点调节装置。
4.权利要求1所述的用于远距微位移测量的支撑调节装置的工作方法，其特征在于，步骤如下：
⑴.将光路中的光源、反射镜B、反射镜支架H、小平面镜C、分划板D及测微光管A通过开孔套筒I装置固定于“固定体”天文望远镜主镜上，球面镜E及平面镜F通过基板G固定于“活动体”天文望远镜副镜上；
⑵.由于光路系统改变，测微光管安置于地面处观测；
⑶.通过调节螺纹杆S1、S2、S3来改变各小平面镜、小球面镜的角度，以便更好的寻找发现光源信号；
⑷.将测微准直光管A对准无穷远处调焦，观察侧微光管焦面十字丝通过45°反射镜B及上、下两块小平面镜C、E的反射像；两块小平面镜事先调整至合适方向并固定，记录反射像沿X、Y方向的距离示数x1,y1，得主镜与准直镜的相对倾斜；
⑸.若主镜与准直镜间沿Y方向偏角为α1，经计算，得y1＝(b+h)tan2α1；
得
若主镜与准直镜间沿X方向偏角为α2，由数学公式，计算得:
(6).主镜与副镜偏心量的测量：
将测微准直光管A对准安装在副镜上的分划板D处的十字丝调焦，测该十字丝正好处于主镜上小球面镜F球面静心的位置；测出并记录分划板十字丝及其反射像沿X、Y两个方向的距离x2,y2，可得出主镜与准直镜的偏心量；
⑺.若主镜与准直镜间沿Y方向偏心量为d1，经计算，得：
d1＝h0 tanβ1；y2＝(b+h0+h)tanβ1，
得
若主镜与准直镜间沿Y方向偏心量为d2，得：
⑻.b为测微光管A到反射镜B的距离，h为反射镜B到小平面镜C的距离，h0为十字丝分划板D到小球面镜F的距离。
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| CN2515653Y (zh) * | 2001-07-11 | 2002-10-09 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | 远离物体微位移测量装置 |
| TWI401410B (zh) * | 2010-04-26 | 2013-07-11 | Nat Univ Chung Hsing | Micro - shift optical measurement system |
| CN103791843A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-05-14 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 可实现离轴反射镜离轴参数精确测量的系统及方法 |
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