作者单位
摘要
“天琴计划”教育部重点实验室,天琴中心 & 物理与天文学院,天琴前沿科学中心,国家航天局引力波研究中心,中山大学(珠海校区),广东 珠海 519082
Overview: The space gravitational wave detection telescope is one of the core payloads of the gravitational wave detection satellite, simultaneously expanding and contracting the transmitted beam. Optical path stability is one of the core indices for the telescope, closely related to its structural stability. To meet the ultra-high path stability and structural stability requirements posed by the gravitational wave detection mission, it is essential to study the structural deformation measurement of the telescope. Currently, there are still several shortcomings in the research of multi-degree-of-freedom deformation measurement methods for gravitational wave detection telescopes, such as inaccurate selection of measurement points, inability to decouple multi-degree-of-freedom coupling, and unclear identification of error sources in multi-degree-of-freedom measurement. This paper deeply investigates the high-precision measurement of structural deformation of space-borne telescopes designed for space gravitational wave detection. It preliminarily establishes a framework and method system for measuring the structural deformation of space-borne telescopes, theoretically describing the measurement principle of the method. The feasibility of this method applied to space gravitational wave detection is verified through simulation analysis and error decomposition. The paper focuses on resolving the issue of decoupling multiple degrees of freedom, establishing a mathematical model using analytical methods, and conducting preliminary validation using Zemax. Finally, noise analysis of the measurement system is carried out, with experimental testing of the main noise components in the measurement system, validating the correctness of the theoretical noise model proposed in this paper. The experimental results show that near 1 Hz, the displacement noise background of the single-link interferometer is 100 pm/Hz1/2. At 1 mHz in the low-frequency range, the displacement noise background reaches 10 nm/Hz1/2. The noise level of the measurement system below 1 mHz is mainly limited by environmental temperature noise, while above 10 mHz, it is primarily constrained by laser frequency noise, phase acquisition background noise, and vibration noise. During the development phase of the space gravitational wave detection telescope, the research on this measurement method is expected to fulfill the telescope's multi-degree-of-freedom deformation measurement needs. It also provides data feedback for telescope design and offers guidance for the study of the telescope's optical path stability.
空间引力波探测望远镜 形变测量 多自由度 解耦研究 噪声分析 the space gravitational wave detection telescope deformation measurement multi-degree-of-freedom decoupling study noise analysis 
光电工程
2024, 51(2): 230211
作者单位
摘要
陆军工程大学石家庄校区 电磁环境效应国家级重点实验室,石家庄 050003
混混响室复杂强电磁环境下开展材料屏蔽效能测试是电磁防护领域的研究热点。研究边界形变互耦混响室屏蔽效能测试系统性能,开展了动态范围、电场分布特性和不确定度三个方面的试验验证,结果表明:在实际测试中,测试结果小于60 dB即为可信测试值;在1~10 GHz频段内,互耦混响室发射室的空间电场标准偏差小于3 dB,接收室的空间电场标准偏差小于2 dB,满足国际、国内相关标准要求,场均匀性良好;测试系统的扩展不确定度为5.90 dB,可以作为材料屏蔽效能测试平台使用。
边界形变 互耦 混响室 屏蔽效能 空间电场 boundary deformation mutual coupling reverberation chamber shielding effectiveness space electric field 
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043014
赖新华 1,2,3李金鹏 3,4,*彭润富 1,2,3杨永兴 3,4[ ... ]石旺舟 2,**
作者单位
摘要
1 上海市星系与宇宙学半解析研究重点实验室,上海 200234
2 上海师范大学 数理学院,上海 200234
3 中国科学院南京天文仪器有限公司,江苏 南京 210042
4 中国科学技术大学 南京天文仪器研制中心,江苏 南京 210042
研制了基于三分区镜的倒立式三视场施密特型望远镜,对其关键技术进行了分析。利用正三棱锥的几何对称性,推导了3个视场的视轴夹角与分区镜面夹角之间的关系式,设计了用于实现多视场观测功能的三分区镜;通过有限元法分析了倒立式施密特望远镜主镜重力形变对像质的影响,阐述了检测光路关键参数对施密特修正镜加工误差的影响程度,采用蒙特卡罗法对该光学系统的杂散光进行了分析。最后对整个光学系统进行了实验检测,检测结果表明:实际研制的三分区镜镜面之间的夹角为133.08°,可同时对相互垂直的3个视场进行观测;该望远镜光学系统的PV=0.614λ,RMS = 0.105 λ(λ= 632.8 nm)。该系统可用于地球空间姿态测量,拓展了施密特望远镜的应用范围。
施密特望远镜 三分区镜 重力形变 施密特修正镜 Schmidt telescope 3-facet mirror gravitational deformation Schmidt corrector 
应用光学
2023, 44(6): 1286
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第十二研究所微波电真空器件国家级重点实验室, 北京 100015
设计了用于 G波段行波管的聚焦极调制皮尔斯电子枪, 电子注电压 20 kV, 电流50.9 mA, 注腰半径 0.056 mm, 射程 10.3 mm。利用热-结构耦合分析和电子注轨迹仿真方法, 分析了热形变对电子枪性能造成的显著影响。为了消除电子枪热形变的影响, 设计了装配模具进行补偿, 并得到了实验验证。该电子枪已用于多种 G波段行波管, 解决了关键部件技术问题。
G波段行波管 电子枪 形变 G band traveling wave tube electron gun thermal deformation 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 895
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第十一研究所, 北京100015
随着红外焦平面探测器阵列规模的不断扩大,由多层结构低温热失配形变导致的杜瓦可靠性问题愈发突出,对焦面低温形变的定量化表征需求越来越迫切。基于超长线列红外焦平面探测器冷箱组件开展焦面低温形变研究,针对多层结构粘接造成的焦面低温形变进行了理论仿真。设计了一种探测器工作温度90 K下焦面低温形变的测试方法。对比分析面形测试结果与仿真计算,低温下焦面整体下移,但变形曲线呈拱形。仿真得出两边芯片向下凹约924 m,中间位置芯片向下凹136 m。实验得出两边芯片向下凹约40 m,中间位置芯片向下凹10 m。数据差异与仿真材料的参数设置有关。验证了仿真结果的合理性,可为超长线列探测器焦面多层结构设计提供参考依据。
低温形变 理论仿真 面形测试 材料参数 红外焦平面探测器 low-temperature deformation theoretical simulation profile test material parameters infrared focal plane detector 
红外
2023, 44(9): 0016
作者单位
摘要
郑州大学材料成型及模具技术教育部重点实验室, 橡塑模具国家工程研究中心, 河南 郑州 450001
聚合物制品在使用过程中, 人们最关心的是它的使用失效条件, 失效的重要体现就是材料的屈服。 目前为止, 人们普遍利用位错理论来解释聚合物材料的屈服现象, 该理论关注的是晶体的取向和破坏现象, 而忽略了晶体的形变和受力情况。 事实上, 晶体的取向和破坏只是屈服的结果, 晶体承受应力的能力才是屈服的直接原因。 因此, 从晶体的受力和非均匀形变入手研究了聚合物制品的屈服行为, 期望为理解聚合物材料的失效行为提供新思路。 这里选取被人们广泛使用的等规聚丙烯(iPP)材料作为研究对象, 将iPP熔体在不同温度下等温结晶制备出具有不同片晶厚度iPP样品, 利用二维广角X射线衍射光谱原位监测了拉伸过程中iPP样品的晶体破坏和晶体取向过程。 首次利用“覆盖法”对二维X射线衍射图进行了处理, 原位观察了(110)晶面在拉伸过程中的2θ角的变化, 区分出了两个方向上(平行于拉伸方向和垂直于拉伸方向)晶体形变的非均一性。 结果表明: 对于不同片晶厚度的iPP晶体, 在单轴拉伸过程中, 晶体在不同方向上的受力和形变均是不同的, 即晶体的非均一形变是一种普遍现象; 晶体的破坏和取向总是同时发生, 都是从屈服点位置处开始, 这和片晶厚度无关; 而晶体破坏时对应的临界应力和晶体厚度有关, 片晶越厚, 晶体越稳定, 需要的临界应力就越大。 以上结果表明, 原位X射线衍射光谱技术可以实时观测晶体结构在拉伸过程中的变化情况, 从而将晶体结构演化和宏观力学性能直接关联。
二维广角X射线衍射光谱 等规聚丙烯 原位检测 单轴拉伸 晶体形变 Two-dimensional WAXD measurements Isotactic polypropylene In-situ detection Uniaxial stretching Crystal deformation 
光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1426
作者单位
摘要
1 西南石油大学 电气信息学院,成都 610500
2 西南石油大学 理学院,成都 610500
为了提高基于结构光法的3维重建精度,采用机器学习中的回归模型对物体进行了3维形貌测量,通过以单目式获取对象高度点不同方向的光强信息簇样本,将其作为回归模型的训练集,在训练好回归模型后,直接建立起条纹图案的光强信息分布与对象高度之间的映射函数关系,完成对目标的3维测量;将调制条纹光数值信息以特征形式导入回归模型,获得端到端高度信息,验证了机器学习的神经网络回归模型在3维面形重建上的可行性。结果表明,该模型即使在投影特征模糊或噪音较大的情况也能较精确地重建3维面形,平均重建误差为1.40×10-4 mm,优于一般面形重建方法的数据。该研究为物体在强干扰条件下的单目式高精度3维面形重建提供了参考,简化了繁琐的计算过程和测量过程,提高了测量精度。
信息光学 高精度3维面形重建 深度神经网络 结构光 单目式 形变条纹 information optics high precision 3-D surface reconstruction deep neural network structured light monocular stripe of deformation、 
激光技术
2023, 47(6): 831
作者单位
摘要
1 中国科学院空天信息创新研究院,北京 100094
2 中国科学院大学,北京 100049
3 粒子输运与富集技术全国重点实验室,天津 300180
通过实验和仿真的方法,研究了多点分布的内部热源加热作用对紧凑型双路TEA CO2激光器谐振腔热稳定性的影响。采用直流风扇热交换抑制了高压电源的局部加热效应,通过调整热交换的效率,可在13~22 ℃环境温度范围内,使前后谐振腔镜受到的局部加热形变作用和环境温度引起的热胀冷缩作用基本抵消。为实现更宽温度范围的谐振腔稳定性,在有效热交换措施的基础上,根据模拟预测的形变规律,提出了谐振腔变形的角度补偿方法。使用传感器获得环境温度与设定初始环境温度的偏差,通过调整伺服电机步数实现对方位角的补偿,补偿值约0.28 step/℃,通过PZT促动器调整悬臂调谐结构末端位移,实现对俯仰角的补偿,补偿值约0.79 μm/℃。
TEA CO2 激光器 局部加热效应 腔体形变 角度补偿 TEA CO2 laser local heat effect cavity deformation angular compensation 
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230020
张跃强 1,2陈铭杰 1,2胡彪 1,2,*陈文均 1,2[ ... ]刘肖琳 1,2
作者单位
摘要
1 深圳大学智能光测研究院,广东 深圳 518000
2 深圳大学物理与光电工程学院,广东 深圳 518000
位移监测是结构健康监测最基础、最常规的任务之一。针对桥梁、隧道等长大线状结构形变监测,基于相机组网的位移传递测量是有效手段,但随着相机测站数量的增加,提点误差、模型简化等因素会导致相机网络的误差传递与累积,从而使得测量方程的病态程度增加,如何有效地抑制相机网络误差累积效应是该方法的关键问题之一。为此,本文对相机组网测量误差传递机理进行了系统分析,并提出一种基于误差系数的位移传递测量误差抑制方法,通过误差系数可以对网络测量误差直接进行表征。根据所构建的理论模型,优先在控制点处布置相机测站,尽可能在相机测站处增加标志点,并尽可能在相机测站间多布设标志点,以优化相机网络构型、提高测量精度,并在大跨度斜拉桥上对误差抑制方法进行了现场验证。结果表明,通过优化网络构型,相机网络的传递误差最高可被抑制79.19%。该研究可为相机组网测量在实际工程特别是长大线状结构形变测量中的应用提供有效的累积误差抑制和网络构型优化手段。
相机组网 线状结构 形变监测 位移传递误差 构型优化 
光学学报
2023, 43(21): 2112002
作者单位
摘要
上海大学机电工程与自动化学院,上海 200444
根据薄膜结构振动理论,采用人造耳膜材料作为样本,针对耳膜病态中的穿孔、划伤和钙化对一阶振动模态的影响进行了有限元分析,并设计了一种数字全息与内窥镜技术相结合的振动形变检测光路系统;采用空间载波相位提取方法检测耳膜的振动模态,并进行了相应的实验验证。结果表明:穿孔、划伤和钙化对耳膜的一阶振动模态具有一定影响,振幅在穿孔和划伤情况下会增大,并会随着钙化层厚度增大而减小,同时还会随病态位置变化而有所不同。本研究为真实耳膜病态的原位检测提供了参考,对于听力方面的医疗诊断具有重要的参考意义。
医用光学 数字全息技术 振动模态 有限元仿真 形变检测 
中国激光
2023, 50(15): 1507204

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