机载摆扫式光谱仪高转速三面摆镜设计与优化

摘要

为满足机载摆扫式光谱仪在25 Hz扫描频率下工作的要求,设计了具有三面反射镜的摆镜结构.首先,计算镜面反射区域面积与旋转轴偏离量的关系,通过比较摆镜布置不同数目反射镜时的性能,设计了围绕旋转轴布置三面反射镜的摆镜结构形式,通过600 r/min的转速即可完成每分钟1 800次的高频摆扫;同时采用匀速摆扫的运动方式,降低了摆镜的控制难度,提高了系统的稳定性.然后,采用拓扑优化、集成优化等方法对摆镜结构进行了优化,摆镜最终质量为5.28kg,轻量化率达到58％.最后,通过有限元仿真计算得到:摆镜在机载平台600 r/min转速离心力与1 g重力的作用下,面型精度RMS值优于λ/20,基频达到1 199 Hz,具有较高的力学稳定性,满足机载摆扫式光谱仪的高扫描频率要求.