大口径快速密闭窗口的设计及测试VIP专享VIP免费

第23卷第9期2015年9月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineeringV01．23NO．9Sept．2015文章编号1004—924X(2015)09—2578—07大口径快速密闭窗口的设计及测试刘旭堂，高云国，曹佃生(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院大学，北京100039)摘要：针对大VI径宽波段高能激光发射系统使用环境复杂、激光发射间歇时问长，晶体窗口无法满足使用要求等情况，为发射系统设计了一套快门式机械窗口。该机械窗口采用聚氯乙烯(PVC)薄板作为防尘罩，利用弹簧和密封环组成半固定式滑槽，采用步进电机驱动。利用圆形薄板的大挠度变形原理，建立了防尘罩挠曲变形量与正压风载问的非线性微分方程；以中心挠度为摄动参数用摄动法求解微分方程，获得防尘罩挠曲变形量与风压载荷问的关系，并进一步求出电机的负载扭矩。由于电机的输出扭矩是一定的，为了使防尘罩抗风载能力达到最大，利用电机负载与防尘罩挠曲变形量间的解析关系式进一步优化了防尘罩的弯曲刚度。实际测试结果显示，防尘罩挠曲变形量的求解误差不超过15；当防尘罩弯曲厚度为0．8rnm时，防尘罩可以抵御12m／s风载作用，电机负载扭矩为0．34Nm；开启与关闭的最短时间小于3S，窗口运行可靠，符合设备使用要求。关键词：光电探测设备；激光发射窗口；快门式机械窗口；圆形薄板；正压风栽中图分类号：V556；TN243文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20152309．2578Designandtestforlarge—diameterfastsealwindowLIUXu—tang～，GAOYun—guo，CAODian—sheng(1。ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics。ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing130039，China)*C0rj5p0gauthor，E-mail：gaoyunhuo@163．tomAbstract：Ashigh—powerlaserlaunchsystemwithlarge—caliberandmulti—bandhascomplexserviceenvironmentandalonglaseremissioninterva【，anditscrystalwindowcannotmeetuserequirements．thispaperdesignsanautomaticshutter～typemechanicalwindowforthe1aseremissionsystem．ThemechanicalwindowconsistsofaPolyvinyIChloride(PVC)sheetdustcoverandasemi—permanentchuteestablishedbyaspringandapressurering，drivenbyasteppingmotor．Basedonthelargeroundplatedeflectionprinciple，itestablishesthenonlineardifferentialequationsforthedeformationofdustcoverandpositivewind1oad．ThecenterdeflectionperturbationiStakenastheperturbationparametertosolvethedifferentialequationtoobtaintherelationshipbetweenthedustdefleetiondeformationandwindloadandtofurtherdeterminethemotorloadtorque．Duetothecertainmotorloadtorque，thedustcoverbendingstiffnessisoptimizedbyusingtherelationbetweenmotoroutputtorqueanddeformationtomaximizecapacityagainstthewindload．Experimentaltestshowsthatthe收稿日期：2014—11—12；修订日期：2015—01—17．基金项目：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所三期创新工程资助项目(No．057X22C050)第9期刘旭堂，等：大口径快速密闭窗口的设计及测试solvingerrorforthedeflectionofdustcoverdoesnotexceed15．Whenthethicknessofthedustcoveris0．8mm，itcanresist10m／swindIoadandthemotorIoadtorqueis0．34Nm．Theintervalsofthewindowarestablyfrom2to3Snomatteritisopenedorclosed．Thisproposedwindowworksreliably，satisfyingworkingrequirements．Keywords：opto—electrodetectionequipment；laserlaunchwindow；shutter—typemechanicalwindow；roundplate：positivewindload引言窗口是保证光学系统能够正常工作的关键部件n]，其主要作用是保护内部光学元件免受外界环境的影响，增强系统的环境适应性，提高设备的使用寿命和可靠性l2]。因此，密封性好、可靠性高、适应能力强、对光束质量影响小的激光发射窗口对提高激光发射系统的性能至关重要。激光发射窗口按工作原理可分为晶体窗口和气动窗口。目前能够满足宽波段高能激光束发射要求...