利用高精度磁电式速度传感器可以测量超导腔在低温环境下的振动。定量描述低温环境对超导腔位移振动特性的影响，是实现超导直线加速器亚微米级束流稳定性要求并抑制机械振动导致腔频偏移的基础，这对模组机械和低温系统设计具有重要意义。上海光源机械团队以目前承建的“硬X射线自由电子激光装置（Shanghai HIgh repetitioN rate XFEL and Extreme light facility，SHINE）”1.3 GHz超导加速模组为研究对象，在超导腔常温振动测试基础上，采用频谱分析方法研究了超导腔在300.0 K、125.0 K、2.0 K三种温度下的位移功率谱密度、位移均方根和频响函数。测试结果表明：在上海光源地面本底振动下，2.0 K低温环境引起的超导腔垂向振动影响为本底的9.4%，横向振动影响为本底的4.5%。低温环境下新增振源为冷质流动，流体工质的状态对超导腔垂向和横向振动具有不同的影响。研究成果可用于指导模组测试以及结构设计优化。

该文以悬臂式压电能量采集器为研究对象, 针对Erturk推导的分布参数模型速度频率响应函数(VFF)仿真时发现在0~20 Hz时存在偏差问题, 提出了VFF修正方法。首先介绍了含集中质量块的分布参数模型的VFF推导过程; 然后通过0~20 Hz内的仿真分析, 发现出现较大误差的原因是VFF表达式的第一项, 因此, 引入含参数α的正弦函数来减小误差。考虑到正弦函数的引入又将导致第二项产生误差, 在第二项中引入含参数β的正切函数来减小误差; 最后通过误差分析确定参数α、β的最优取值范围, 并进行实例分析。结果表明, 修正后分布参数模型下的速度频率响应与实验结果吻合。

双频激光干涉仪在纳米测量技术领域中的应用十分广泛,在特定的使用环境中,如何减小测量系统存在的误差,提高系统的测量精度变得越来越重要。鉴于此,提出一种利用测量环境中的振型节点减小环境振动,提高双频激光干涉仪测量精度的方法。先从理论的角度分析该方案的可行性,基于此理论搭建实验测量系统,再利用加速度传感器找到测量系统中的节点位置,最后测试双频激光干涉仪在振型节点位置和其他非节点位置处的测量重复性水平。实验结果表明:当外界存在振源时,所提方法在非振型节点位置的测量重复性为±9 nm,振型节点位置的测量重复性为±4 nm,即节点位置处双频激光干涉仪的测量精度相对非节点位置提高了125%,证明了该方法的有效性。

针对大口径望远镜由于自身尺度的增加以及钢桁架结构所带来的阻尼不足的情况, 开展了大口径望远镜阻尼调制技术的研究, 提出了一种基于动力学模型的调制质量阻尼器的设计方法。首先分析了现有的大口径望远镜的阻尼调制策略, 选择了使用专门的阻尼调制器的解决方案; 之后, 研究了建立系统动力学缩减模型以及基于该模型的动力学检测方法, 为阻尼调制器的设计打下基础。最后, 设计了适应某大口径望远镜主镜模态的调制质量阻尼器。为验证文中的正确性, 针对一阶固有频率为172 Hz实验系统进行了阻尼调制实验, 使用调制质量阻尼器后, 该频率所对应的响应有明显的下降。同时, 对于用于验证的大口径望远镜, 计算得到其141 Hz的主镜模态对应的调制质量阻尼器质量为7.015 kg。刚度为5.506 N/mm。提出了一种基于动力学模型的调制质量阻尼器的设计方法。分析了现有大口径望远镜的阻尼调制策略, 选择了使用专门阻尼调制器的解决方案, 不仅可指导下一代望远镜的建设工作, 还可以对现有设备进行有效的升级。

大口径移相干涉仪在检测空间频率为毫米甚至亚毫米量级的相位误差时, 存在部分空间频率的相位误差失真效应。因此, 必须对大口径移相干涉仪的频率响应函数进行标定,以保证检测数据的真实性。引用评价参数-功率谱密度, 重点研究了干涉仪频率响应函数的实验标定。在理论上建立标定干涉仪频率响应函数的数学模型, 讨论了两种标定方法—正弦相位光栅法和台阶法, 分析其各自的优缺点, 综合比较后确定台阶法作为实验方案。深入研究台阶样品可以作为标定用标准台阶的条件, 即台阶阶跃的陡峭程度与台阶信噪比的选择, 探讨了台阶法标定干涉仪频率响应函数的可行性; 设计、制作了高精度的台阶相位板, 结合实验对干涉仪的频率响应函数进行标定测量, 给出有关曲线; 最后分析了几种误差源对干涉仪频率响应函数标定结果的影响及其消除方法。