二次曲面镜的朗奇法检验灵敏度及精度分析研究

论文摘要

本文首先介绍了二次曲面镜的朗奇检验法的发展历史及研究现状、朗奇检验的几何和物理原理,其次还介绍了朗奇光栅制作原理及朗奇检验灵敏度的传统分析方法和定义等相关理论。针对二次曲面镜的朗奇检验方法的灵敏度,本文分析提出了一种新的评估方法,其物理意义为一个朗奇光栅周期所能检测到的镜面偏差大小能力。即如果给定的光栅能够检测到的镜面偏差斜率越小,说明其检测能力越大,其检测灵敏度也越大。这种评估方法通过对研究光栅周期大小与镜面偏差的关系,基于朗奇检验几何原理并使用光线追迹法推导出朗奇检验灵敏度公式,找出了制约检验灵敏度的因素和参数。然后分别针对抛物面镜,双曲面镜和椭球面镜,结合设计参数给出计算数据。最后得出关系曲线显示朗奇检验灵敏度分别随着光栅周期间隔,半通光口径的变大而减小的一般性规律。在此基础上,本文还针对朗奇检验精度做了进一步研究,目的在于定量分析特定参数下一个朗奇光栅周期所能检测到的镜面偏差大小数值。同样,针对各种二次曲面镜进行检验精度数值分析并得出结论,进一步验证新方法定义检验灵敏度的正确性和可靠性。本文还编制了可以脱离Matlab环境运行的朗奇检验灵敏度和精度计算和曲线绘制软件。本文详细研究了朗奇检验灵敏度的定义方法及制约参数对检验灵敏度造成的影响,这为今后应用朗奇检验方法检验二次曲面镜,包括检验大口径非球面镜的后续工作提供了检验灵敏度理论依据,具有非常重要的学术价值和应用指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 非球面镜的面形检测技术
• 1.1.2 大型非球面镜的面形检测技术
• 1.2 朗奇检验发展历史
• 1.3 朗奇检验灵敏度及研究现状
• 1.4 课题来源、研究目的及意义
• 1.5 本论文主要内容
• 2 朗奇检验理论
• 2.1 非球面的定义
• 2.2 朗奇检验基本原理
• 2.2.1 朗奇检验系统装置
• 2.2.2 朗奇检验的几何原理
• 2.2.3 朗奇检验的物理原理
• 2.2.4 朗奇检验的几何原理和物理原理之间的关系
• 2.2.5 朗奇图条纹跟朗奇光栅的关系
• 2.3 朗奇光栅
• 2.3.1 设计原理
• 2.3.2 朗奇光栅的软件绘制
• 2.3.3 朗奇光栅的周期
• 3 朗奇检验灵敏度定义分析
• 3.1 灵敏度的基本概念
• 3.2 朗奇检验灵敏度的传统定义方法
• 3.3 朗奇检验灵敏度的新定义方法
• 3.3.1 利用光线追迹法求横向像差
• 3.3.2 朗奇检验灵敏度公式
• 4 二次曲面镜朗奇检验灵敏度数值分析
• 4.1 二次曲面镜朗奇检验灵敏度数据
• 4.1.1 抛物面镜
• 4.1.2 双曲面镜
• 4.1.3 椭球面镜
• 4.2 结论
• 5 二次曲面镜的朗奇检验的精度分析
• 5.1 二次曲面镜朗奇检验精度定义
• 5.2 二次曲面镜朗奇检验精度数据
• 5.2.1 抛物面镜
• 5.2.2 双曲面镜
• 5.2.3 椭球面镜
• 5.3 结论
• 6 朗奇检验灵敏度和精度分析软件制作
• 6.1 MATLAB 的GUI 设计介绍
• 6.1.1 Matlab 概述
• 6.1.2 GUI 介绍和设计过程
• 6.2 朗奇检验灵敏度分析软件制作
• 6.2.1 朗奇检验灵敏度计算软件界面
• 6.2.2 朗奇检验精度范围计算软件界面
• 6.2.3 朗奇检验参数二维曲线图绘制软件界面
• 6.2.4 朗奇检验参数三维网格图绘制软件界面
• 7 总结及展望
• 参考文献
• 附录 1 攻读学位期间发表的论文目录
• 附录 2 朗奇检验灵敏度与精度分析软件计算机源代码
• 致谢