振镜冲击谱分析

来源：网络收集时间：2026-08-25

导读：第42卷第2期激光与红外LASER ＆ INFRARED Vol．42，No．2February，2012 2012年2月 5078（2012）02-0179-04文章编号：1001- 光学技术振镜冲击谱分析赵源（中国人民武装警察部队工程大学，陕西西安710086）摘要：高精度光束扫描、对准和跟踪是精密测控领

第42卷第2期激光与红外LASER

＆

INFRARED

Vol．42，No．2February，2012

2012年2月

5078（2012）02-0179-04文章编号：1001-

·光学技术·

振镜冲击谱分析

赵

源

（中国人民武装警察部队工程大学，陕西西安710086）

摘要：高精度光束扫描、对准和跟踪是精密测控领域中的关键技术。基于SiC材料设计了出

轻量化振镜。介绍了有限元分析中基于大质量法的冲击响应谱分析的理论与分析方法。在指定的冲击环境下，采用PATRAN作为前处理器对摆镜进行建模，用NASTRAN为求解器进行冲击谱分析求解。指出了模态的参与因子，得出了冲击响应谱分析的位移、加速度和应力的峰值响应。计算表明系统满足所在冲击环境条件下的动力学环境要求，为摆镜的设计提供了重要的参考依据。

关键词：有限元分析；冲击谱；相关跟踪；摆镜中图分类号：TH745

文献标识码：A

DOI：10．3969/j．issn．1001-5078．2012．02．014

Shockresponsespectrumanalysisofatip/tiltmirror

ZHAOYuan

（TheEngineeringUniversityoftheChinesePeople'sArmedPoliceForce，Xi'an710068，China）

Abstract：High-accuracybeamscanning，pointingandtracingarethekeypointsintheprecisionmeasurementandcontrolfields．Alightweighttip/tiltmirrorwhichismadefrommaterialofSiChasbeendesigned．Thetheoryanda-nalysismethodofshockresponsespectruminfiniteelementanalysisisintroducedusinglargemassmethod．Inthespecifyenvironment，afiniteelementmodelofthetip/tiltmirrorisbuildinPATRANanditsshockresponsespectrumanalysisisperformedbyNASTRAN．Modelparticipationfactorsarefiguredout．Themaximumresponseofdisplace-accelerationandstressintheshockresponsespectrumanalysisarecalculated．Theresultsofcalculationshowment，

thatthetip/tiltmirrormeetstherequirementofenvironment．Itisusefulforthedesignanddevelopmentofthetip/tiltmirror．

Keywords：finiteelementanalysis；shockresponsespectrum；correlationtrace；tip/tiltmirror

1引言

精确控制空间目标的光束扫描、对准、跟踪是整个系统性能的关键问题。因此，进行抗冲击设计就显得尤为重要。2

相关跟踪系统

实现光束精密偏转或者扫描的方法主要有以下几种：声光调制器法、液晶光调制器法和光机扫描方法

［1］

在航天工程中，航空器中的设备会经历各种各样的冲击环境，比如运输冲击、点火冲击、火箭分离冲击和着陆冲击等。这些冲击载荷会对仪器设备的强度和性能产生有害影响，甚至有可能是致命损伤。冲击过程中的最大应力可能使有效载荷上的关键器件瞬时失灵，或者导致连接螺栓的松脱或者断裂。因而对有效载荷进行抗冲击设计和采取冲击防护设计来提高产品的可靠性是十分必要的。相关跟具有精度高、响应快等特点。实现踪系统的摆镜，

。前两种方法无需机械装置，可实现小型化控

作者简介：赵源，男，硕士，主要研究方向为军事通信学。E-mail：zhaoyuanlg@163．com

06-15；修订日期：2011-11-30收稿日期：2011-

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激光与红外第42卷

制。但是扫描过程会造成光束波面质量的下降和透过率的降低。而光机扫描方法在各种微小角度位移扫描装置中被广泛应用。本文采用快速倾斜镜实现快速扫描跟踪。快速倾斜镜由压电陶瓷驱动实现小视场内的精确跟踪。

图1为相关跟踪器系统的组成框图

［2］

关系曲线。本文主要采用最大冲击谱。该方法得到的是整个冲击过程中的最大响应。而设计者最关心的也就是这个最大响应值。3．2

冲击响应谱的基本原理

图2给出了一个典型的基础激励的冲击系统，

。望远镜

k为弹性常数，c为阻图中m为受冲击物体的质量，

x（t）为冲击尼。u（t）为作用在基座上的基础激励，

的响应。由此可列出质量为m的物体的运动方程为：

的光束经过摆镜反射后通过分束器，然后分成两部分：一路进主图像光路进行观测以及图像采集；另外一路在高速CCD摄像机上成像。经采集后，数字化图像信号送入CCD相关处理器。计算出实测图像相对于参考图像的偏移量。偏移量经数字PID控制算法修正后送数模转换器变换为电压控制信号。由驱动器放大后控制摆镜的两个方向微小范围的转动。从而实时校正图像相对于参考图像的偏移，实现高精度的跟踪观测运动目标

。

图2

Fig．2

冲击响应谱的模型

themodelofshockresponsespectrum

¨（t）+cx（t）+kx（t）=ku（t）+cu¨（t）mx

x（t）－u（t），带入式（1）后得到：

·¨2（t）δ（t）+2ξωnδ（t）+ωnδ（t）=－u

（1）

假设质量块相对于基座的相对位移为δ（t）=

（2）；ξ为阻m

图1

Fig．1