[发明专利]一种真空容器内光学检测架的隔振机构

说明书

技术领域

本发明涉及光学精密检测振动隔离技术领域，尤其涉及一种真空容器内光学检测架的隔振机构，特别适合内径6米以上的大型真空容器内光轴垂直与水平指向状态下的光学精密检测。

背景技术

光学检测的准确度常受限于检测装置的质量和检测环境的稳定性。光传播路径内的大气扰动和传递到检测装置的振动是两个常见的由检测环境引入的误差源。在真空环境中进行精密光学检测是解决大气扰动的最佳办法，对检测装置与被检测件的隔振成为精密光学检测的关键技术。当前，世界科技发达国家为研发大口径、高分辨力空间光学载荷，都研制或升级改造了大型空间环境模拟试验设备和与之配套使用的大口径光学检测装置作为基础保障条件。其中，光轴垂直指向状态下检测大口径光学元件或光学系统能消除重力的影响，更接近真实空间环境中的微重力状态，获得与在轨性能一致的检测结果。

对于卧式真空容器内的光学检测架，常采用光学检测架的支撑立柱贯穿真空容器底部筒壁后固定到隔振平台的隔振方式，参见公开文献LowryHS,etal..DevelopmentofHWILTestingCapabilitiesforSatelliteTargetEmulationat AEDC[C].2006AdvancedMauiOpticalandSpaceSurveillanceTechnologies Conference,2006:p.E12。但当载荷在水平方向振动时，若其质量中心高于隔振系统的刚度中心，就会产生摇摆现象。如果质量中心高于刚度中心很多，整个隔振系统则会出现不稳定。

针对立式中型真空容器内光轴垂直指向状态下的光学检测，1991年美国CBI公司采用了摇篮式整体隔振方式，参见公开文献DohognePW,CarpenterWA.Opticaltestingcryogenicthermalvacuumfacility[C].16thSpaceSimulation Conference.1990:113-132，即将其真空低温容器整体置于隔振平台上。因该容器(Φ3.5m×7m)的质量不很大，这种隔振方式是合理的。但对质量达数百吨的大型容器，摇篮式整体隔振方式不仅难以实现，且容器及其附属设备（如真空泵等）的振动也会影响光学系统安装面的稳定性。

大光学检测设施（LOTF）【参见公开文献SergeevPA,etal..Vibration-isolatedopticalbenchoftheLargeOpticalTestFacility(LOTF)Vertical fortestingspacetelescopes[C].Proc.SPIE2478,1995:336-347】是俄罗斯圣彼得堡光学研究所于1995年建造的、用于模拟空间环境条件的大口径空间光学载荷光轴垂直指向状态下的检测与试验。LOFT的光学检测架位于真空容器外，为立式钢筋混凝土圆筒壳状结构，内径13m、厚0.3m、高43m、质量达4240t，通过32个隔振器悬挂到建筑结构顶板。光学检测架通过上端承载结构刚性悬挂真空容器内的光学检测装置，通过下端承载结构刚性支撑真空容器内的被检测件。该单摆式隔振机构过于庞大，基础设施建造成本高。

为对开普勒太空望远镜进行光轴垂直指向状态下的光学检测，2008年美国波尔航空航天技术公司在其TV511空间环境模拟试验设备中设计制造了垂直准直装置（VCA），参见公开文献MartellaMA,etal..OpticaltestingoftheKepler PhotometerinathermalvacuumenvironmentatBallAerospace[C].Proc.SPIE7436,2009:74360S-74360S-9。VCA的隔振方式是将光学检测架整体悬挂在设有三组真空兼容隔振器的真空容器壁顶部的圆环上。因开普勒太空望远镜及光学检测架的外形尺寸较小、重量较轻，这种单摆式整体悬挂隔振方式是合理的。但如果检测装置与被检测件相距较远、质量中心偏离隔振系统的刚度中心很多，整个隔振系统也会出现不稳定现象。

上述大型真空设备的光学检测架的隔振方式都存在不足之处。其中支撑立柱或吊杆均在底部或顶部位置贯穿真空容器壁，未见在竖向中部位置贯穿真空容器壁的摇篮式光学检测架隔振机构。

发明内容

为了克服现有真空设备的光学检测架隔振方式的不足，本发明提供了一种真空容器内光学检测架的隔振机构。

本发明采取的技术方案如下：