[发明专利]一种大口径平行光管主反射镜的磁悬浮支撑系统

说明书

技术领域

本发明涉及大口径平行光管的主反射镜支撑系统，属于光电检测技术领域。

背景技术

在大口径长焦距光学系统中，主镜的支撑系统对整个光学系统的性能影响非常大，在重力及热环境影响下的面形变化量应满足光学设计对其精度的要求，因此，主反射镜支撑系统的选择对提高整个光学系统的性能有很重要的作用。

目前主要的大型反射镜的支撑方式有：水银吊带支撑方式、框架式支撑方式、六点式支撑方式。其中水银吊带支撑方式虽然能改善吊带式支撑方式反射镜受力不均的缺点，但是仍不能降低反射镜自重的形变的影响，对更大型的反射镜效果一般。框架式支撑方式结构复杂、成本高，一般只用在高精度反射镜上，且一次装调好之后基本不再拆卸。六点式支撑方式对反射镜自重的影响的补偿能力有限，很难达到大型反射镜的面型精度要求，且不易再次装调校准。

随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已经成为进行相关高科技研究的重要手段。磁悬浮技术是以磁悬浮理论和自动控制原理为基础，利用磁场力使物体沿着一个轴或几个轴保持一定位置的高新技术。由于磁悬浮的“零接触”理念，能使装置在空气中不接触任何元件，具有无摩擦、无噪声、无接触、克服自重等优点，在机械、电子、航天航空等各个方面有着很大的发展前景。

发明内容

本发明提出了一种基于磁悬浮技术的大口径平行光管主反射镜支撑系统。

该支撑系统由控制器、功率放大器、定位磁铁、主反射镜组成。由传感器检测主反射镜上各点位置的偏差信号，并通过反馈，与参考信号比较；调节器根据位置偏差信号进行调节，并通过功率放大器来改变电磁铁的电流；从而改变定位磁铁的磁力，使主反射镜稳定悬浮。

本发明其效果在于，主反射镜通过磁悬浮支撑系统稳固后，由于本身内部各质点均受到相应的磁力，与其自身的重力相抵消，处于“无重力”悬浮状态，这样就最大限度的减少了由于自身过大的重力而产生的面形形变；同时，外界因素作用下产生的变形和内应力，通过支撑结构传递到主镜上引起的主镜偏转和变形，也会因为这种“无重力”悬浮而避免；而且，可以随时对外界环境的变化而产生的主反射镜位置失准进行重新调节。

附图说明

图1为本发明之大口径平行光管主反射镜磁悬浮支撑系统示意图。

图2为磁悬浮支撑系统主反射镜与定位磁铁相对位置的侧视简图。

图中：1-反射主镜，2-定位磁铁，3-位移传感器，4-功率放大器，5-位置信号转换电路，6-控制器。

具体实施方式

主反射镜磁悬浮支撑系统具体实施方式如下，系统由两大部分组成：控制部分与执行部分。控制部分包括位移传感器(3)、位置信号转换电路(5)和控制器(6)。执行部分有功率放大器(4)与定位磁铁(2)。主反射镜(1)材料需要特制，由传统的碳化硅材料(SiC)与磁性材料混合制成，并在主反射镜的反射表面镀上所需要的反射材料。在主反射镜的四周安装6对位置传感器(3)与定位磁铁(2)，安装位置如图2，三对互成120°置于主反射(1)镜背面；另外三对互成120°置于主反射镜(1)外轮廓四周，这样6个传感器探测点就能完全确定主反射镜相对于理想参考位置的偏差；实现了六个定位磁铁能对主反射镜六个自由度进行控制。

我们可以通过改变电流而改变电磁力。当主反射镜(1)稳定时，由位移传感器(3)读出位置信号，并检测各参考点位置与理想参考位置的偏差信号，通过反馈，与理想参考位置信号相比较，经过计算机处理，控制器(6)根据面型偏差信号进行调节，并通过功率放大器(4)，将控制信号转换成控制电流，来改变定位磁铁(2)中的电流，从而改变定位磁铁与主反射镜(1)之间的电磁力，此力的变化将改变主反射镜(1)与参考点位置，直到主反射镜(1)各参考点与理想参考位置重合时，到达精度要求。