[发明专利]一种基于压电陶瓷驱动的高频振动目标模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高频振动目标内场模拟装置，通过采用纳米陶瓷驱动技术改变目标光入射角以达到模拟不同振动特性的目标，从而完成跟瞄系统对振动目标跟踪精度的评估测试。

背景技术

对弱小目标进行超高精度跟踪，要求跟瞄系统具有极高的跟瞄精度（一般精度在10urad以内）；同时，由于振动对精密光学探测精度影响非常大，因此在工程上通过实验测试这些残差的影响变得一项亟需解决的问题。然而，分析、消除或抑制这些残差需要在内场作大量实验，以便掌握光电探测系统本征特性和控制系统在暂态和稳态时的PID参数变化规律，实现系统参数最优化设计。因此，本发明拟为超高精度跟瞄系统内场光闭环实验提供高精度、宽频域振动目标模拟。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高精度跟瞄技术内场目标模拟装置，为完成系统内场调试提供必要技术支撑。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括光学隔振台，在光学隔振台上安装有激光器，激光器发出的激光进入光学准直装置，光学准直装置后方设置纳米陶瓷驱动执行器；其中，激光器与光学准直装置的距离可调，且在纳米陶瓷驱动执行器上设有传感器，传感器将采集的信号送入AD采集卡中，AD采集卡获取的传感器信号和预先获取的残差数据均被送入控制器中进行PID运算，控制器把运算结果送至DA控制卡中，DA控制卡与驱动模块相连接，驱动模块驱动纳米陶瓷驱动执行器动作。

所述的光学准直装置包括从左到右依次设置的光阑、透镜Ⅰ、透镜Ⅱ、透镜Ⅲ和快速倾斜镜。

所述的透镜Ⅰ相对透镜Ⅲ空间位置可调，透镜Ⅱ相对透镜Ⅲ固定。

所述的纳米陶瓷驱动执行器设置在紧固调节装置上。

采用上述技术方案的本发明，通过“光学方法”模拟不同残差以及复合残差产生的目标离轴特性，从而为超高精度跟瞄控制内场调试提供必要的技术支撑；同时，较采用振动台进行目标振动模拟的装置而言，由于采用压电陶瓷驱动技术，因此本发明可以模拟更高的目标轨迹精度和更宽的频域范围，在工程上亦更易实现。具有以下优点：

1、本发明突破以往采用振动台模拟目标的传统框架模式，通过采集振动平台和目标的振动数据作为模拟振动目标的控制输入；

2、采用纳米陶瓷驱动快速倾斜镜FSM，通过控制反射镜实现对目标光学偏向角的动态调整，从而实现舰载条件下不同残差以及复合残差引起目标动态运动特性的高精度模拟；

3、与现有普通振动目标半实物仿真技术相比，该设备采用基于PC在线编程的纳米陶瓷驱动控制技术，可模拟目标更高的轨迹精度和更宽的振动频域特性。

附图说明

图1为本发明的光路原理图。

图2为本发明的机械原理图。

图3为本发明的系统硬件连接图。

具体实施方式

如图2所示，本发明包括光学隔振台1，在光学隔振台1上安装有激光器3，激光器3发出的激光进入光学准直装置2，光学准直装置2后方设置纳米陶瓷驱动执行器4，上述的纳米陶瓷驱动执行器4设置在紧固调节装置5上。其中，光学隔振台1能够隔离由地面传递来的三个方向的振动，其上安装的光学准直装置2用于紧固及调节激光器的高低、方位的位移，且光学准直装置2与激光器3的距离可调；纳米陶瓷驱动执行器4即为基于纳米定位的压电陶瓷驱动执行器，它用于提供快速倾斜镜FSM二维驱动控制，其下方的紧固调节装置5具有高低、方位和升降三维调节功能，用于紧固及调节纳米陶瓷驱动执行器4的高低、方位的位移。

如图1所示，光学准直装置2包括从左到右依次设置的光阑6、透镜ⅠLEN1、透镜ⅡLEN2、透镜ⅢLEN3和快速倾斜镜FSM，其中，透镜ⅠLEN1相对透镜ⅢLEN3空间位置可调，透镜ⅡLEN2相对透镜ⅢLEN3固定。快速倾斜镜FSM与纳米陶瓷驱动执行器4采用“胶粘形式”连接，采用“点粘”方法实现FSM与纳米陶瓷驱动执行器的联接；为抑制像差影响，“点粘”完成后对FSM进行面形进行测试，面形精度RMS不大于λ/4，λ为光波长。