● 摘要
近场散射测量中,由于散射体是无源的,因此对目标进行测量时需要进行入射波照射,该入射波可采用一反射面对一馈源进行改造得到,这种方式比用一探头在预定平面内扫描得到入射波的近场测量效率高。本文的近场反射面为一拼装的抛物柱面反射面,通过一线馈源发出入射波经过面板反射得到平面波,反射面的型面精度将直接决定该近场系统的测试精度,因此研究反射面的型面精度检测技术具有十分重要的意义。
激光跟踪测量系统具有测量精度高、速度快并且适合空间大尺寸测量,尤其是多台激光跟踪组网测量更是能满足大尺寸的测量要求,因此为不同要求的反射面天线的测量与装调提供了较好的平台。本文针对激光跟踪测量系统精度,结合系统组成和工作原理分析了其测量误差来源,并且引入误差椭球的概念,推导了激光跟踪测量系统单点误差椭球模型,并且用该模型对单点精度进行评价。
反射面的型面精度是该近场测量系统的重要保证,反射面型面精度检测的关键技术包括空间坐标变换,反射面型面匹配,误差模型分析等。给出了坐标空间变换理论,实现了公共点转换;给出了反射面型面精度计算最小二乘模型,引入Nelder-Mead单纯形法解决上述最小二乘问题;对比分析了不同最小量的型面精度计算结果,选择合适的最小量作为反射面型面精度计算的最小量和精度评价指标。
反射面型面测量过程中由于用到不同的靶标进行测量,因此靶标补偿对测量结果有一定影响。结合单块反射面检测流程(标志点测量—标志点匹配—型面扫描—型面匹配和精度计算),研究了靶标补偿技术,分别研究了标志点测量的小球靶标补偿和型面扫描时的大球靶标补偿,给出了补偿对型面精度计算的影响。通过补偿提高测量精度,更加准确的评价反射面型面精度并且给出精确的误差分布为反射面型面的二次修正提供保证。因此在反射面型面高精度测量的基础上提出利用测量结果对反射面局部较大误差进行修正,并且提出了面板调形技术和二次加工校形技术进行型面修正,两种方式都是建立在高精度的测量基础上,并且都是通过不断测量,反复寻优,逐步接近的方式,最终使反射面达到修正要求。
实现了某试验近场反射面的装调,在反射面装调前进行了虚拟装配,检查反射面的边缘情况和整体型面精度,分析了装调关键技术和装调过程,最终实现了高精度装配和馈源定位。最后针对大型反射面天线型面检测和装调,提出了组网测量,解决了组网过程中仪器位置优化、公共点布局等关键技术,并在某大型反射面装配中实现了双站测量。
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