一个光学测量系统的设计和错误分析,用于大型孔径分割镜的波面
Yukun He1,2, Hongbo Zhao3, Lanxin Peng1,2
1Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 14, 2026
概括
一个新的光学摄像头系统使用光谱法来精确测量太空中大型细分镜的波面. 该系统提高了轨道校准准确度,并扩大了镜的测量范围.
科学领域:
- 光学工程是指光学工程.
- 天文学与太空科学 天文学与太空科学
- 计量学 计量学 计量学
背景情况:
- 大光圈细分镜对于基于太空的光学系统至关重要.
- 在轨道上部署需要强大的波纹测量和校准系统.
- 现有的系统可能在粗校准阶段的测量范围和精度上有局限性.
研究的目的:
- 设计和验证一款用于大光圈细分镜的新型波面测量系统.
- 为了满足在轨部署和粗校准的严格要求.
- 与当前技术相比,提高测量范围和精度.
主要方法:
- 使用光学相机和位置测量目标的光谱学原理.
- 设计了一种具有特定视野,焦距和图像质量的光学系统.
- 用错误理论对错误源进行定量分析.
- 执行了焦距校准,成像测试,有限元模拟和蒙特卡洛方法.
主要成果:
- 测量系统实现了理论上的Z方向误差为±0.0853mm,X方向误差为±0.1525mm.
- 摄像机显示了调制转移功能>0.11和焦距101.356毫米.
- 波面适配精度产生了0.397毫米的峰值-谷值和0.073毫米的RMS值.
- 该系统满足结构刚性,温度适应性和测量范围的要求.
结论:
- 设计的波面测量系统适合在轨应用.
- 该系统满足了对式镜子粗度校准的准确性要求.
- 这种新的方法显著扩大了测量范围,为细分镜子校准提供了一种新方法.
