为了实现动态加速度与时变振动环境的综合模拟,研制了一套适应动态加速度场的轻量宽频激振装置。首先提出了压电-液压串联复合激振方法和装置构型,解决了传统激振方法“宽频不轻量、轻量不宽频”的难题。设计了六单元并联压电激振模块,建立了精密装调工艺,并联激振效率达到74.2%。为满足动态加速度环境下的宽频激振需求,提出液压内嵌式定中方案,研制了具有“缸中缸”构型的液压激振模块。基于分频器,提出了串联复合激振系统的分频控制方法,实现了压电、液压激振模块的协调工作、均衡出力。以力平衡控制结合零位移反馈补偿控制,提出了液压激振模块定中控制方法,实现了动态加速度环境下的精确定中。提出了变增益、长时波形再现两种时变振动控制方法,研制了一体化的控制系统。测试结果表明,串联复合激振装置在离心加速度不低于60 g...

望远镜的俯仰运动会使主镜相对镜室的位置发生改变,进而影响望远镜的稳定成像。为了校正主镜位置变化,本文提出了利用液压支撑对主镜相对镜室位置进行实时控制,实现对主镜稳像的方法。利用实验室现有的1.23mSiC主镜为监测目标搭建了测试系统,设计了基于6个位移传感器的位置监测系统。在未启用和启用液压稳像技术两种状态下,测试了主镜位置变化,并对主镜位置进行解算,试验结果表明液压支撑技术有确实的稳像效果。当镜室转动40°时,未稳像的主镜其X向平移变化为150μm,绕X轴转角为2.5"。采用液压稳像后,X向平移变化减小为3μm而绕X轴转角减小为0.4"。测试结果表明,基于液压支撑的主镜稳像技术可以实现对主镜位置的实时检测和控制。

为了研究键合晶体在被动调Q激光器上的应用优势,采用Yb∶YAG/Cr~（4＋）∶YAG/YAG键合晶体搭建了紧凑的端面泵浦被动调Q激光器,获得了高效的1 030nm和515nm脉冲激光。实验研究了泵浦功率和初始透过率T0对各项激光性能的影响,结果在T0=95%时得到了平均功率为1.97 W的1 030nm激光,对应33%的斜效率,而当T0=85%时输出的1 030nm脉冲峰值功率高达87kW,脉冲宽度低至3.14ns。另外在与LBO的倍频实验中,用T0=90%的键合晶体获得了较高的绿光输出功率634mW,对应11.2%的斜效率和15ns的脉冲宽度。最后还研究了光谱的红移和输出镜的漏光现象,找出进一步提高绿光功率的方法。

工业领域的磁悬浮分子泵用位移传感器除了要具有良好的静态特性外，还应具有高动态响应特性，同时其体积大小还影响着磁悬浮分子泵的抽速、真空度和压缩比。针对高真空磁悬浮分子泵，提出了一种基于Hartley原理的电涡流位移传感器设计方法，将传感器对称探头接入同一振荡电路作为工作电感。对传感器的动态特性进行了分析，并提出了对其动态响应特性在不影响灵敏度和线性度等静态性能的情况下进行补偿的方法。实验结果表明，在-0.4~0.4mm内，传感器的线性度为±1.17%，灵敏度为9.901mV/μm，分辨率为0.25%，动态响应带宽达到了10.2kHz，两径向四路位移信号测量集成电路板体积仅为π×42cm2，大大减小了传感器体积，满足了磁悬浮分子泵面向更高抽速和更高真空度的发展需求。

为了提高原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)的成像速度，本文提出了一种新的AFM结构设计方案并搭建了相应的实验系统。在该方案中，Y、Z扫描器集成于测头内驱动探针进行慢轴扫描和形貌反馈；X扫描器与测头分离，驱动样品做快轴扫描。X扫描器采用高刚性的独立一维纳米位移台，能够承载尺寸和质量较大的样品高速往复运动而不易发生共振；同时Z扫描器的载荷实现最小化，固有频率得以显著提高。为了避免测头的扫描运动引起检测光束与探针相对位置的偏差，设计了一种随动式光杠杆光路；为了便于装卸探针以及精确调整激光在探针上的反射位置，设计了基于磁力的探针固定装置和相应的光路调节方案。对所搭建的AFM系统的初步测试结果表明，该系统在采用三角波驱动和简单PID控制算法的情况下，可搭载尺寸达数厘米且质量超过10 g的较大样...

针对大型光机结构的结构特性,为抑制宽频噪声对结构指向稳定度及精度的影响,设计了一种可以在全频段提供高阻尼低轴向刚度的液体阻尼器。首先,对液体阻尼器的参数设计理论进行了分析;其次,通过微振动一体化集成仿真分析了引入液体阻尼器对整机的影响,由分析结果可知,在内外框架之间安装阻尼器,可以达到抑制宽频噪声的目的,一般情况下光轴指向精度(Line of Sight)可以改善50%以上,同时对结构特性改变较小;最后,设计了测试系统,对阻尼器参数的特性进行了实验研究,可知该液体阻尼器的阻尼系数随频率升高降低,在低频时可以达到18 574 Ns/m,300 Hz时阻尼系数在300 Ns/m以上,轴向刚度约为28 659 N/m,随频率变化基本保持不变。结果表明试验测试结果与仿真结果相符,液体阻尼器的刚度及阻尼参数的设计都达到了技术要求,根据仿真与试验的分析验证了阻尼器对...

液晶玻璃基板在线检测过程中对玻璃板在垂直方向上的变形量有严格的要求,为了确定在指标要求光学检测精度下的喷嘴间距。本文基于弹性薄板的小挠度弯曲理论对气浮支承下的液晶玻璃板进行理论分析,推导出液晶玻璃薄板在吹吸喷嘴作用下的最大挠度计算公式,分析得出最大挠度与通孔间距的二次方、载荷集度成正比;通过Fluent对液晶玻璃基板气浮支承系统进行仿真,得到了不同的喷嘴孔间距下的载荷分布以及玻璃基板最大位移处受到载荷的准确值,从满足玻璃板最大位移要求、气膜面的压力分布状况及经济性方面综合考虑得到气膜单元的通孔横向间距范围,给出了采用气浮支承传输的液晶玻璃基板光学检测仪器的喷嘴布置参数,即喷嘴的合理间距应处于20~25mm之间。

真空靶室组件的结构稳定性对惯性约束聚变(ICF)装置的束靶耦合精度有重要影响,本文对真空靶室组件的结构稳定性进行优化设计。首先研究真空靶室组件的动态特性,求解其固有频率和振型;其次,分析支墩不同结构参数对真空靶室组件前三阶固有频率的影响,并由此建立结构参数影响固有频率的数学模型;最后,进行真空靶室组件的结构稳定性设计优化,求解真空靶室组件的最优结构。结果表明,优化后真空靶室组件的一阶固有频率为14.44Hz,满足ICF装置的设计要求。

为降低转动轴几何误差对转台-摆头式五轴机床精度的影响,提出了基于球杆仪的位置无关几何误差测量和辨识方法。基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了转台-摆头式五轴机床位置无关几何误差模型,依据旋转轴不同运动状态下的几何误差影响因素建立基于圆轨迹的四种测量模式,并实现10项位置无关几何误差的辨识。利用所建立的几何误差模型进行数值模拟,确定转动轴的10项位置无关几何误差对测量轨迹的影响。最后,采用误差补偿的形式实验验证所提出的测量及辨识方法的有效性,将位置无关几何误差补偿前后的测量轨迹进行比较。误差补偿后10项位置无关几何误差的平均补偿率为70.4%,最大补偿率达到88.4%,实验结果表明所提出的建模和辨识方法可用于转台-摆头式五轴机床转动轴精度检测,同时可为机床精度评价及几何精度提升提供依据。

柔性铰链是高精度柔性机构的关键部件，其运动精度与运动范围影响着柔性机构的性能，本文对圆弧柔性铰链进行了柔度矩阵推导，并依据柔度方程进行优化设计。采用结构矩阵法建立了圆弧柔性铰链的柔度方程，对矩形截面的翘曲抗扭刚度进行推导，得到了约束扭转状态下的扭转柔度近似方程。为相对长度较小铰链的扭转刚度精确求解提供了依据。对比理论计算结果与有限元分析结果，结果显示扭转柔度的最大相对误差在10%左右，其余方向柔度相对误差低于6%，验证了柔度方程的准确性。采用正交试验直观分析法得到柔性铰链各设计参数对转动刚度的灵敏度，并利用多目标遗传算法对柔性铰链的转动柔度以及轴向刚度两个目标进行了参数优化。通过优化结果与设计经验选取参数的对比，发现优化后圆弧柔性铰链的弯曲柔度提升了5.12%，同时铰链的...