FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究共3篇

FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究共3篇FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究1FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究

Fast是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，其直徑為500米，位于貴州省遵義市平塘縣觀星臺(tái)。Fast的反射面由近3萬(wàn)塊瓦片拼接而成，其精度要求高達(dá)毫米級(jí)別。而反射面的支承結(jié)構(gòu)則直接影響其精度和性能。

本文將介紹Fast反射面支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和試驗(yàn)研究成果。

一、Fast反射面支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論

Fast反射面的支承結(jié)構(gòu)采用了雙環(huán)形支承。整個(gè)反射面被分成了116個(gè)支承單元，每個(gè)單元有一個(gè)由24個(gè)沿直線排布的支持點(diǎn)組成的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中12個(gè)支持點(diǎn)在一條帶上，另外12個(gè)支持點(diǎn)在另一條帶上。這兩條帶組成了雙環(huán)形支承。整個(gè)反射面的支架固定在望遠(yuǎn)鏡主體上，通過(guò)電機(jī)和傳感器來(lái)調(diào)整反射面的形狀。

Fast反射面的支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中需要解決的問(wèn)題包括：支承結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性、瓦片振動(dòng)引起的問(wèn)題等。為此，研究人員進(jìn)行了大量的仿真計(jì)算和試驗(yàn)研究，并在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

二、Fast反射面支承結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究

Fast反射面的支承結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究主要分為以下幾個(gè)方面：

1.支承結(jié)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性

為保證Fast反射面的精度和穩(wěn)定性，其支承結(jié)構(gòu)需要具有較高的剛度和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)和制造支承結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，研究人員在每個(gè)支持點(diǎn)上安裝了應(yīng)變儀和加速度計(jì)等傳感器，用以監(jiān)測(cè)支承結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性。同時(shí)，研究人員還進(jìn)行了大量的各向同性和各向異性的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，以驗(yàn)證Fast反射面的支承結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性是否滿足要求。

2.磁懸浮調(diào)整技術(shù)的應(yīng)用

為了使Fast反射面的支承結(jié)構(gòu)具備更高的精度和穩(wěn)定性，研究人員采用了一種新的磁懸浮調(diào)整技術(shù)。該技術(shù)能夠通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)。通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)的控制，可以使支承結(jié)構(gòu)的角度和位置達(dá)到高精度的調(diào)整，從而提高整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的精度和性能。

3.瓦片振動(dòng)引起的問(wèn)題

由于Fast反射面的瓦片拼接較多，其自然頻率較低，容易受到環(huán)境振動(dòng)和望遠(yuǎn)鏡自身振動(dòng)的影響，引起反射面的振動(dòng)。為此，研究人員開發(fā)了一種特殊的阻尼材料來(lái)降低反射面的振動(dòng)，同時(shí)，還采用了自適應(yīng)濾波技術(shù)來(lái)有效地降低環(huán)境噪聲，并保證Fast反射面的穩(wěn)定性和精度。

總的來(lái)說(shuō)，F(xiàn)ast反射面的支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和試驗(yàn)研究在各個(gè)方面都進(jìn)行了深入的探究，創(chuàng)新性地采用了先進(jìn)的技術(shù)和工藝，為提高Fast望遠(yuǎn)鏡的精度和性能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)Fast反射面的支承結(jié)構(gòu)是望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一部分。本文分析了該支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和試驗(yàn)研究，介紹了磁懸浮調(diào)整技術(shù)的應(yīng)用和解決瓦片振動(dòng)問(wèn)題的措施。這些創(chuàng)新性的技術(shù)和工藝為Fast望遠(yuǎn)鏡的精度和性能提供了堅(jiān)實(shí)的支撐，為未來(lái)的天文學(xué)研究提供了可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究2FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究

隨著科技的不斷發(fā)展，天文望遠(yuǎn)鏡的精度和靈敏度要求也越來(lái)越高。反射面作為望遠(yuǎn)鏡重要的部件，其制造和支承技術(shù)也在不斷更新和改進(jìn)。其中一種支承結(jié)構(gòu)是FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)整體性好，支承穩(wěn)定性強(qiáng)，是目前較為先進(jìn)的反射面支承結(jié)構(gòu)之一。本文將介紹FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的理論與試驗(yàn)研究。

一、FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的理論研究

FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)采用鉸鏈?zhǔn)街С?，從而保證了整個(gè)反射面的平整度。同時(shí)，在支承的過(guò)程中，還要考慮彎曲度、壓縮應(yīng)力等因素。因此，在理論研究方面，研究者需要從材料的力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面來(lái)考慮反射面支承的優(yōu)化。

首先，需要考慮的是反射面的材料。反射面需要具有良好的平整度和剛性，同時(shí)還需要具有較高的強(qiáng)度和韌性。在這方面，通常采用鋁合金，碳纖維等材料來(lái)制造反射面。鋁合金具有較高的韌性和強(qiáng)度，碳纖維具有較好的剛性和輕量化特點(diǎn)，因此在選擇時(shí)需要做出權(quán)衡。

其次，需要考慮反射面的支承結(jié)構(gòu)。FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)一般采用六個(gè)支點(diǎn)的鉸鏈?zhǔn)街谓Y(jié)構(gòu)，六個(gè)鉸鏈點(diǎn)構(gòu)成了六邊形的支承結(jié)構(gòu)，整體性非常好。但在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，還要考慮彎曲度和壓縮應(yīng)力等因素，結(jié)合具體材料和制造工藝來(lái)做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。

最后，需要考慮的是FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)需要能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)反射面的形變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使其能夠始終保持平整狀態(tài)。同時(shí)，還需要考慮溫度、顏色等因素給反射面帶來(lái)的影響。

二、FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究

除了理論方面的研究，研究者還需要在實(shí)際制造和使用過(guò)程中進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。在試驗(yàn)研究方面，主要分為兩個(gè)方向：一是對(duì)反射面整體性能進(jìn)行測(cè)試，二是對(duì)支承和控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

在反射面整體性能測(cè)試中，通常會(huì)考慮反射面質(zhì)量、平整度、高精度對(duì)準(zhǔn)等因素。研究者需要采用較高靈敏度的測(cè)量工具來(lái)對(duì)反射面進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化調(diào)整。而在支承和控制系統(tǒng)測(cè)試中，需要對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性、自適應(yīng)性等因素進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果反饋到理論設(shè)計(jì)中，以不斷優(yōu)化系統(tǒng)性能。

綜上所述，F(xiàn)AST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的理論與試驗(yàn)研究是非常重要的。理論研究需要從材料、結(jié)構(gòu)等方面考慮反射面的支承優(yōu)化，而試驗(yàn)研究則需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面性和系統(tǒng)性的測(cè)試驗(yàn)證，以保證整個(gè)系統(tǒng)能夠始終保持平整穩(wěn)定狀態(tài)，滿足天文望遠(yuǎn)鏡的精度和靈敏度要求綜合以上分析，F(xiàn)AST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的研究對(duì)于天文望遠(yuǎn)鏡的精度和靈敏度具有極其重要的意義。理論研究和試驗(yàn)驗(yàn)證相互促進(jìn)，為反射面支承結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為實(shí)際制造和運(yùn)行提供了保障。我們相信，在不斷優(yōu)化和完善的支持下，F(xiàn)AST天文望遠(yuǎn)鏡會(huì)成為世界上最強(qiáng)大的探索宇宙的工具之一FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究3FAST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)理論與試驗(yàn)研究

隨著人類對(duì)宇宙的探索和認(rèn)知的加深，射電望遠(yuǎn)鏡的重要性日益凸顯。隨著我國(guó)科技實(shí)力的不斷提高和投入的大量資金，世界最大的單口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡——FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)建成，成為我國(guó)科技創(chuàng)新的重要成果。FAST射電望遠(yuǎn)鏡的建成，對(duì)促進(jìn)我國(guó)射電astronomy領(lǐng)域的研究、太空探索和科學(xué)發(fā)展具有重要意義。

在FAST中，作為核心部件的反射面，主要由反射面本身、支承結(jié)構(gòu)以及駐極器等部分構(gòu)成。反射面直徑達(dá)500米，其本身重量達(dá)到3000t，加上支承結(jié)構(gòu)的重量，若采用傳統(tǒng)的被動(dòng)式支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就會(huì)出現(xiàn)不可控制的盤頓和表面形變，這將極大地影響FAST觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。為了確保FAST在使用中的精度和可靠性，必須采用高強(qiáng)度、高精度、主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

FAST的主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)主要由50個(gè)動(dòng)態(tài)支持列、撓性及硬性盤以及其余附件構(gòu)成。這種設(shè)計(jì)可以保證反射面的準(zhǔn)確定位及形狀精度，并且減小了反射面突然載荷的影響，提高FAST望遠(yuǎn)鏡的穩(wěn)定性和精度。在設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)因素：

1.系統(tǒng)的控制精度：支承結(jié)構(gòu)必須具有足夠的穩(wěn)定性和高精度的位置和形狀的控制能力，保證FAST的無(wú)后效性和可靠性；

2.系統(tǒng)的適應(yīng)性：主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)必須能適應(yīng)不同的工作環(huán)境，例如溫度和濕度變化等，并保證系統(tǒng)的性能和精度;

3.系統(tǒng)的可靠性：支承結(jié)構(gòu)必須能夠承受各種不利工作條件，例如振動(dòng)、風(fēng)力等，同時(shí)還能在臺(tái)址壽命期間保證可靠性和穩(wěn)定性。

除了理論設(shè)計(jì)外，對(duì)主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究也是必不可少的。試驗(yàn)是為了驗(yàn)證理論的準(zhǔn)確性，并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和精度。在試驗(yàn)過(guò)程中，可以通過(guò)控制反射面的姿態(tài)來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的精度和可靠性。例如，可以通過(guò)指定反射面的形狀和位置來(lái)控制反射面的精度和穩(wěn)定性。

綜上所述，F(xiàn)AST主動(dòng)反射面支承結(jié)構(gòu)的理論與試驗(yàn)研究是FAST設(shè)計(jì)中的重要組成部分。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化，這種設(shè)計(jì)方案已經(jīng)被證明是非常成功和可靠的。這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國(guó)射電astronomy技術(shù)水平的飛速發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)科技創(chuàng)新和科學(xué)研究的進(jìn)步。我國(guó)應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，進(jìn)