Evaluation of dimensional stability of metering truss structure using built-in laser interferometric dilatometer
Evaluation of dimensional stability of metering truss structure using built-in laser interferometric dilatometer
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内置激光干涉膨胀仪评价计量桁架结构尺寸稳定性
DOI：
10.1088/2631-8695/abc9cf
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
T. Kamiya and T. Mizutani,
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
K. Kitamoto;T. Kamiya and T. Mizutani,
空间望远镜的尺寸稳定性是实现高分辨率观测的重要因素之一。空间望远镜的主镜和副镜之间的支撑结构需要保持镜面的位置和适当的焦距，以使光学对准误差最小。在轨道上，恶劣的环境使太空望远镜受到温度变化的影响，这可能会导致这些结构的变形和望远镜的光学性能下降。有几种方法可用于实现高尺寸稳定性。这些措施包括通过主动热控制将温度变化降至最低，使用低热膨胀材料设计结构，以及使用执行器校正结构的形状和/或位置。这些措施的最佳组合是基于对结构尺寸稳定性的准确评估而确定的。本文提出了一种具有简单、坚固、紧凑的传感器的位移测量干涉仪系统，通过将传感器集成到结构中，可以监测精密结构的尺寸稳定性。在这项技术中，一个法布里-珀罗位移传感器被安装在一个支柱的末端，该支柱是计量桁架结构的一个组成部分。对两种类型的桁架支柱进行了测试，以验证所提出的技术在测量热膨胀方面的性能。第一个是由不锈钢(SUS304)制成的原型。另一个支柱是由低热膨胀陶瓷(SiAlON)制成的，这种陶瓷是最有希望用于高度热稳定性卫星结构的材料之一。利用该技术对这些压杆的热尺寸稳定性进行了评估，并与传统的膨胀仪进行了比较，以验证这一新技术的有效性。结果表明，该技术具有与常规测量系统相近的精度，提供了更方便、更稳定的测量系统。
Dimensional stability in a space telescope is one of the important factors for performing high-resolution observations. The supporting structures between the primary and the secondary mirrors in a space telescope are required to maintain the mirror positions with the proper focus for minimizing the optical alignment error. In orbit, the harsh environment subjects a space telescope to temperature variations that can lead to deformation of those structures and degradation of the telescope's optical performance. Several approaches are available for achieving high dimensional stability. They include minimizing temperature variations with active thermal control, designing the structure with low thermal expansion materials, and correcting the shape and/or position of the structure with actuators. An optimum combination of these measures is determined based on an accurate evaluation of the dimensional stability of the structures. This paper proposes a displacement measuring interferometer system with a simple, robust, and compact sensor that can monitor the dimensional stability of the precise structure by integrating the sensor into the structure. In this technique, a Fabry–Perot displacement sensor was built into the end of a strut that is a component of a metering truss structure. Two types of truss struts were tested to verify the performance of the proposed technique in measuring thermal expansions. The first one was the prototype that was made of stainless steel (SUS304). The other strut was made of a low thermal expansion ceramic (SiAlON) that is one of the most promising materials for a highly thermo-stable satellite structure. The thermal dimensional stability of these struts was evaluated by using the proposed technique and compared with conventional dilatometers for validating this new technique. The results showed that the technique has similar precision to the conventional measurement system and provide a more convenient and stable measurement system.
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U