光赤外干渉計用光遅延線の加速度抑制方法の研究

光学红外干涉仪光学延迟线加速度抑制方法研究

基本信息

批准号：
09740179
负责人：
西川淳
金额：
$ 1.66万
依托单位：
National Astronomical Observatory of Japan
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

次世代の長基線光赤外干渉計においては、長ストロークかつ高速遅延変化に対応できる精密な直動機構(光遅延線)が必要である。さらに、干渉縞のより精密な計測を可能とするためこれまでにない高い性能が求められる。本研究では、そのような光遅延線の開発途上でクリアーしなければならない技術的課題の中核部分である、加速度を抑制し等速性を確保する方法の研究を行った。光遅延線のテスト構造による測定と改良を重ねた結果、800m基線対応の60mm/sの遅延変化までで、5msRMSで約17nm以下、5msP-Pで約50nm以下と、ほぼ目標の走行残差を達成した。採用された形態は以下のとおりである。(1)反射鏡を搭載した客車を電車が押して滑らかなレール上を走るようにした。(2)電車客車間と客車反射鏡間を適切な防振ゴムで接続し、機械振子式での制御の複雑さを回避しながら高周波を落とした。(3)駆動輪は、ギアなしで12mm径の車輪をモーター軸に直接取り付け、光軸の速度変化を最小限に押さえるため電車の中央とし、モーターはステッピングモーターをマイクロステップドライバーで駆動し、ダイナミックレンジと速度安定性を確保した。他に明らかになったことは、駆動部の非等速性が最も大きな誤差要因であること、車輪径・ベアリングの種類・保持方法などの影響は比較的小さいこと、ゴムのパラメーター変更により高周波成分を目標値まで落としたが低周波成分増加による位置誤差は50μm程度しか発生していないこと、既存の測長針では200Hz以上の高周波成分の測定が困難なことなどである。本研究により、光遅延線の基本構成には見通しがついたので、既に精密高速光遅延線プロトタイプの製作に入り細部に及んだ実用化試験を予定している。測定方法の高精度化、新しく考案した摩擦変動の非常に小さいベアリング保持方法の有効性の評価、高速遅延線との2重制御の試験、などが課題である。

下一代长基线光红外干涉仪需要精确的线性运动机制（光学延迟线），该机制可以容纳长时间和高速延迟变化。此外，有必要对干涉条纹进行更精确的测量，这需要前所未有的高性能。在这项研究中，我们研究了抑制加速度并确保恒定速度的方法，这是技术挑战的核心部分，在开发此类光学延迟线时必须克服的技术挑战。由于使用光学延迟线的测试结构进行了重复测量和改进，我们几乎达到了目标驱动剩余，延迟变化为60mm/s，与800m基线相对应，在5msrms时约为17 nm，在5msrms时约为17 nm，在5msp-p时约为50 nm。所采用的表格如下：（1）火车推动配备反射镜的乘用车，使其在光滑的轨道上运行。（2）火车乘用车和乘用车镜与适当的防振动橡胶相连，以降低高频，同时避免使用机械摆型的控制复杂性。（3）驱动轮直接安装在没有齿轮的电机轴上，并放置在火车的中心，以最大程度地减少光轴的速度变化，并且电动机用微步驱动器驱动踏脚电机，以确保动态范围和速度稳定性。已经揭示的其他事项是，驱动单元的非恒定速度是错误的最大因素，即车轮直径，轴承类型和保持方法的影响相对较小，高频组件已降低到目标价值，导致橡胶参数的变化，但由于尺寸的增加而导致的位置误差仅由低率组成的量以及大约50°M的组成量造成，并且该量的量增加了50°M，并且该量的量是否高于50°M。 200 Hz，现有长度测量针。这项研究使我们对光学延迟线的基本配置有了一个清晰的了解，我们已经计划在生产精确的高速光学延迟线原型时开发详细的实践测试。挑战包括提高测量方法的准确性，评估新设计的轴承持有方法的有效性，并具有极小的摩擦波动，并使用高速延迟线来测试双重控制。