人眼像差哈特曼测量仪利用Hartmann-Shack波前传感器探测波前,并用Zernike多项式实现波前的重建.测试结果的重复性对该仪器来说是至关重要的.此仪器对模拟人眼静态像差和活体人眼动态像差分别进行单帧采集和连续采集,所得的模拟人眼静态像差Zernike系数的标准偏差的最大值,PV与RMS依次为0.016λ,0.061λ和0.006λ;活体人眼动态像差Zernike系数的标准偏差的最大值,PV与RMS依次为0.045λ,0.167λ和0.030λ,这些指标都小于λ/5,表明该仪器具有较高的重复性.

采用双级结构,以满足驱动器的多种功能要求.利用压电陶瓷的高响应速度特性,设计出基于动力学惯性粘-滑原理的变换机构,实现驱动的自锁与步进;利用液力放大器对驱动力、位移分辨力加以提高.对双级式驱动器进行了实验研究,结果表明,双级式驱动器具有2～3 nm的位移分辨力、不小于200 N的驱动力、良好的自锁性能与位置保持精度.

采用Algor软件包并利用有限元法对37单元能动反射镜低频误差补偿能力进行了分析计算,确定了镜面厚度8mm,驱动器间距46mm,极头直径12mm等能动反射镜制造的关键参数.通过计算机仿真分析证明,基于这些参数所设计的能动反射镜可以对低频误差进行有效校正,校正精度的均方根值小于等于λ/8,从而可以为能动反射镜的制造提供理论依据.

为了减小中心偏对光学仪器质量的影响,研制了一种利用平面止推轴系为基础的高精度定心仪.该定心仪测量精度角晃动≤2″,转台主轴径向晃动≤1μm.利用该仪器对多组准直物镜进行了装调和中心偏测量,取得了较为满意的结果.在WYKO数字干涉仪上对装调好的准直物镜的光学性能进行了检测,测得波面误差的峰谷值(PV)为0.143λ,均方根误差为(1/50)λ,斯特列尔比(Strehl)已达到98%.检测结果表明,利用该仪器装调的准直物镜可以达到很高的精度.

研制了一种六维宏微位移可控精密工作台.设计中采用粗精分离的原则,有利于提高工作台的精度,并减小了研制难度.宏位移使用精密燕尾导轨结构.微定位系统使用了压电陶瓷驱动器、柔性铰链和计算机控制,使系统具有极高精度的补偿定位能力.该工作台可在100mm范围内运动,平移分辨力为0.05(m,转动分辨力为0.3″.

介绍了高速压电倾斜镜的结构和工作原理,根据拉格朗日方程建立了高速压电倾斜镜转动的运动微分方程,推导了其固有频率的解析式,并以有限元模型与实测结果作了比较,证明所推导的理论模型是可信的,它对高速压电倾斜镜的结构设计具有指导意义.

基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘,能够在PZT驱动器的作用下改变面形,用于中小口径非球面镜加工。为优化设计基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘,利用有限元分析方法,计算各驱动器的影响函数,计算非球面能动抛光盘的输出面形,与理论面形比较得到剩余残差。以优化设计驱动器排布方式和极头直径为例,当非球面能动抛光盘中心到非球面工件中心的距离L为120mm,分别计算比较,极头直径为Φ10mm时,19单元PZT圆形排布与21单元PZT方形排布的剩余残差;以及19单元PZT圆形排布时,极头直径为Φ10mm与Φ14mm的剩余残差。结果表明,非球面能动抛光盘产生变形后的剩余残差RMS相应分别为0.303μm、0.367μm、0.328μm。因此,基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘确定选用19单元PZT圆形排布且极头直径Φ10mm。

基于压电陶瓷驱动器的非球面变形抛光盘,能在驱动器的作用下改变面形,用于中小口径非球面镜加工。一个口径100 mm、含19个驱动器的非球面变形抛光盘已试制完毕,用于一个口径350 mm、非球面系数k=-1.112 155、顶点半径R=840 mm双曲面镜的加工实验。为研究基于压电陶瓷驱动器的非球面变形抛光盘输出面形的精度,计算当非球面变形抛光盘中心到非球面工件中心距离L分别为90 mm、100 mm、110 mm、120 mm和130 mm时,非球面变形抛光盘所需变形量;并利用有限元分析法仿真计算得到,非球面变形抛光盘输出面形的剩余残差（RMS）相应分别为0.298μm、0.279μm、0.279μm、0.329μm、0.447μm。结果表明,变形抛光盘能以较高精度产生非球面面形,可用于非球面镜加工。

本文提出了一种基于薄板径向支撑的高速压电倾斜镜。首先根据拉格朗日方程建立了这种基于薄板径向支撑的高速压电倾斜镜简化模型的动力学方程，然后推导出了其倾斜方向谐振频率理论表达式；根据理论表达式可以预测倾斜镜的动态性能。在理论分析的基础上，我们制作了这种薄板结构，将其加入到原有结构倾斜镜中，进行了频响测试以及角行程测试分析。比较理论分析和实验测试分析的结果，证实了薄板部件的加入对于倾斜镜应用带宽的提高有显著作用。

本文提出了一种全新结构的高速大流量电磁开关阀.介绍了它的结构、工作原理并测试了其性能.其新型结构改善了传统三通开关阀的工艺性能解决了开关阀大流量和高速动态响应性能之间的矛盾.对其在柴油机电控燃油喷射系统中的应用做了研究.