一种应用杠杆进行温度补偿的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种应用杠杆进行温度补偿的装置，它能有效地消除温度变化对光学元件间相对位置的影响，本实用新型专利技术中，若基座和补偿杆采用同种材料，无需考虑线涨系数变化的影响，补偿更加可靠。该发明专利技术采用的技术方案如下：将第一光学元件、补偿杆的一端、杠杆支点座安装在基座上，支点座需安装在补偿方向计算基准线上，第二光学元件则安装于基座上方的滑动机构上；以补偿杆固定在基座的一端为补偿方向的计算基准线，若需保证两光学元件相对位置不变，仅需满足式1：公式1，两光学元件间距不随温度变化而变化。

【技术实现步骤摘要】
一种应用杠杆进行温度补偿的装置
本专利技术属于光学仪器和光学设备领域，用于光学元件间距的温度补偿。
技术介绍
在光机系统工作的过程中，当环境温度发生改变时，由于不同材料的温度膨胀特 性不同，光学元件之间的相对位置会发生改变，进而影响光学系统的成像质量，因此在光学 仪器设计过程中，应采取必要的温度补偿措施，消除或减小温度变化带来的影响。 目前常用的方法，是在光学元件之间直接采用价格昂贵的低线膨胀系数材料进行 连接，这样虽然达到了光学元件之间相对位置基本不变的目标，但是对膨胀材料的性能要 求较高，当两光学元件之间的距离较大时，即使材料的膨胀系数很小，仍然会造成较小量的 相对位置移动，补偿难度增加，同时低膨胀材料消耗量大，成本高昂。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提出一种新的补偿装置，能有效地消除温度变 化对光学元件间相对位置的影响。 本专利技术采用的技术方案为：一种应用杠杆进行温度补偿的装置，其特征在于：包 括第一光学元件、第二光学元件、基座，杠杆、杠杆支点座、补偿杆，将所述第一光学元件、补 偿杆的一端、杠杆支点座安装在基座上，所述杠杆支点座安装在补偿方向计算基准线上，所 述第二光学元件安装于所述基座上方的滑动机构上；所述计算基准线以补偿杆固定在基座 的一端为补偿方向的计算基准线； 第一光学兀件和第二光学兀件的相对位置满足： [0_ | = S， 其中，基座材料线膨胀系数为，补偿杆线膨胀系数为a2 ;第一光学元件到基准线 的距离为U，第二光学元件到基准线的距离为L2 ;补偿杆到杠杆支点的距离为&，第二光学 元件中心到杠杆支点的距离为X2。 本专利技术与现有技术相比具有以下的优点： 1、节约材料成本。常规温度补偿系统中，采用大量价格昂贵的低膨胀材料，，而本 专利技术对大部分材料无严格要求，仅需极少量零膨胀材料，用以保证支点位置的稳定。 2、补偿方式可靠。在温度变化时，材料的线膨胀系数会发生改变，有时甚至是非线 性的，这将增大温度补偿的误差，本专利技术中，若基座和补偿杆采用同种材料，则采用公式2， 即= &，无需考虑线涨系数变化的影响，补偿更加可靠。 3、计算方法简单。只需利用杠杆原理，选择合适的材料和恰当的杠杆支点和计算 基准即可。 【附图说明】 图1为杠杆温度补偿装置结构示意图。 1 :第一光学元件； 2:第二光学元件； 3 :杠杆； 4:杠杆支点座； 5:补偿杆； 6 :基座。 图2为杠杆温度补偿装置在卡塞格林系统中应用示意图。 7:主镜； 8 :导轨； 9 :次镜。 【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。 本实施例采用的方案如下： 1、将第一光学元件1、补偿杆5的一端、杠杆支点座4安装在基座上，支点座需安装 在补偿方向计算基准线上，第二光学元件2则安装于基座上方的滑动机构上。 2、假定基座材料线膨胀系数为，补偿杆线膨胀系数为a2，支点座选用线膨胀系 数接近零的材料，用以保证支点位置的不变。以补偿杆固定在基座的一端 为补偿方向的计算基准线，当温度变化量为At时，令第一光学元件1位置偏 移方向为正，其变化量则为： Δ Q = Δ t 补偿杆与杠杆连接的一端点的移动方向则为负，其值为： Δ L2 = L2a2 Δ t 根据杠杆原理，第二光学元件2的位置变化为正，其值为： X7 ^2 AL3 =-:-=--- Λι Λι 当Λ Q = Λ L3时，第一光学元件1和第二光学元件2的相对位置变化量为0， 即若需保证两光学元件相对位置不变，仅需满足式1 : _7] 1=? 公式1 当基座材料与补偿杆材料相同时，仅需满足式2 : 吾=g 公式2 两光学元件间距不随温度变化而变化。 其中，基座材料线膨胀系数为％，补偿杆线膨胀系数为a2 ;第一光学元件到基准线 的距离为U，第二光学元件到基准线的距离为L2 ;补偿杆到杠杆支点的距离为Xi，第二光学 元件中心到杠杆支点的距离为X2 ;第一光学元件到基准线间距离变化量为ALi，补偿杆长 度变化量为AL2，第二光学元件到基准线间距离变化量为AL 3;温度变化量为At。 3、由于杠杆自身随温度的热胀冷缩影响较小，计算中不予考虑。 本实施例的装置在口径60cm卡塞格林光学望远镜实施。 主镜与次镜间距为2000mm，次镜机构下方沿补偿方向安装导轨。基座采用线膨胀 系数为1. 2 ΧΚΓ5的碳钢，补偿杆选用膨胀系数为2. 4 ΧΚΓ5的铝，长度100mm，安装位置距 次镜中心530mm，杠杆支点座选用牌号为S4J32B的殷钢，其线膨胀系数为2ΧΠΓ 8,长度为 100mm，其随温度变化的影响可以忽略。根据计算式| ^可得，| = 9.5,因此应将支点 设置在距次镜中心距离为480mm处， 方可保证由温度变化造成的主次镜间距变化为0。 虽然本专利技术已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本专利技术，任何熟习 此技艺者，在不脱离本专利技术之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本专利技术 的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用杠杆进行温度补偿的装置，包括第一光学元件、第二光学元件、基座，其特征在于：它还包括杠杆、杠杆支点座、补偿杆，将所述第一光学元件、补偿杆的一端、杠杆支点座安装在基座上，所述杠杆支点座安装在补偿方向计算基准线上，所述第二光学元件安装于所述基座上方的滑动机构上；所述计算基准线以补偿杆固定在基座的一端为补偿方向的计算基准线； 第一光学元件和第二光学元件的相对位置满足： 其中，基座材料线膨胀系数为a1，补偿杆线膨胀系数为a2；第一光学元件到基 准线的距离为L1，第二光学元件到基准线的距离为L2；补偿杆到杠杆支点的距离为X1， 第二光学元件中心到杠杆支点的距离为X2。

【技术特征摘要】
1. 一种应用杠杆进行温度补偿的装置，包括第一光学元件、第二光学元件、基座，其特 征在于：它还包括杠杆、杠杆支点座、补偿杆，将所述第一光学元件、补偿杆的一端、杠杆支 点座安装在基座上，所述杠杆支点座安装在补偿方向计算基准线上，所述第二光学元件安 装于所述基座上方的滑动机构上；所述计算基准线以补偿杆固定在基座的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锋华，张露，张海军，吴海燕，
申请(专利权)人：中科院南京天文仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32