一种康普顿光源柔性激光反射镜架的结构设计.pdf

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1、第３７卷第１０期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１０２０１６年１０月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＯｃｔ．２０１６一种康普顿光源柔性激光反射镜架的结构设计１１１１１，２刘今越，任东城，刘佳斌，李铁军，徐江伟（１．河北工业大学机械工程学院天津３００１３０；２．北京兆维电子（集团）有限责任公司北京１０００１５）摘要：设计了一种应用于康普顿光源激光光路精密调节系统的柔性激光反射镜架。该柔性激光反射镜架采用压电陶瓷电机驱动，通过机构中单自由度柔性铰链的弹性变形实现反

2、射镜沿经度和纬度方向的两个转动自由度，实现对激光束入射角的精确调节。首先基于机构伪刚体模型，分别构建了机构运动学模型和输出刚度模型；然后利用有限元分析工具对机构理论位移和应力分布进行了仿真分析；最后利用视觉检测对镜架的可调节范围进行了实验验证。实验结果表明其经纬方向调节范围均在１．２°以上，柔性镜架各项参数设计合理，满足康普顿光源调节系统要求。关键词：柔性铰链；伪刚体模型；有限元分析；柔性激光反射镜架；康普顿光源中图分类号：ＴＨ７４４文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ

3、ｄｅｓｉｇｎｏｆａｆｌｅｘｉｂｌｅｌａｓｅｒｂｏｕｎｃｅｍｉｒｒｏｒｂｒａｃｋｅｔｆｏｒｔｈｅＣｏｍｐｔｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｏｕｒｃｅ１１１１１，２ＬｉｕＪｉｎｙｕｅ，ＲｅｎＤｏｎｇｃｈｅｎｇ，ＬｉｕＪｉａｂｉｎ，ＬｉＴｉｅｊｕｎ，ＸｕＪｉａｎｇｗｅｉ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＣ＆ＷＥｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（Ｇｒｏｕｐ）ＣＯ．，ＬＴＤ，Ｂｅｉｊｉ

4、ｎｇ１０００１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｆｌｅｘｉｂｌｅｌａｓｅｒｂｏｕｎｃｅｍｉｒｒｏｒｂｒａｃｋｅｔｄｒｉｖｅｎｂｙｔｈｅｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃｍｏｔｏｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｂｅａｐｐｌｉｅｄｏｎｔｈｅｌａｓｅｒｒａｙｐａｔｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅＣｏｍｐｔｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｏｕｒｃｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｇｏａｌｔｈａｔｔｈｅｉｎｐｕｔａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｂｅａｍｗａｓｅｘａｃｔｌｙａｄ

5、ｊｕｓｔｅｄ，ｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎａｌｄｅｇｒｅｅｓｏｆｆｒｅｅｄｏｍｉｎｂｏｔｈｌａｔｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｅｘｕｒｅｈｉｎｇｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓｉｎｇｌｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓｍｏｄｅｌｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｓｅｕｄｏｒｉｇｉｄｂ

6、ｏｄｙｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｒｕｌｅｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂａｓｅｏｎｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅａｄｊｕｓｔａｂｌｅｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｍｉｒｒｏｒｂｒａｃｋｅｔｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｉｓｕａｌｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，

7、ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｄｊｕｓｔａｂｌｅｒａｎｇｅｏｆｂｏｔｈｌａｔｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｌｏｎｇｉｔｕｄｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｗａｓｏｖｅｒ１．２°，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｍｉｒｒｏｒｂｒａｃｋｅｔｗｅｒｅｐｒｏｖｅｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｗｈｉｃｈｓａｔｉｓｆｉｅｄｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅＣｏｍｐｔｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｏｕｒｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｅｘｕｒｅｈｉ

8、ｎｇｅ；ｐｓｅｕｄｏｒｉｇｉｄｂｏｄｙｍｏｄｅｌ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｌｅｘｉｂｌｅｌａｓｅｒｂｏｕｎｃｅｍｉｒｒｏｒｂｒａｃｋｅｔ；Ｃｏｍｐｔｏｎｏｐｔｉｃａｌｓｏｕｒｃｅ应用中的精度要求。因此迫切需要一种在ｋｅＶ～ＭｅＶ范１引言围内能量连续可调，单色性好的γ光源来满足航天探测器的高精度定标的需求，以解决这个在航天探测发展过［２］随着我国航天工业的迅猛发展，对服务于航天工业程中遇到的瓶颈问题。的各种设备提出了越来越高的要求，其中作为航