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磁液变形镜的镜面动力学建模和实验验证

张柱 吴智政 江新祥 王园园 朱进利 李峰

磁液变形镜的镜面动力学建模和实验验证

张柱, 吴智政, 江新祥, 王园园, 朱进利, 李峰
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  • 磁性液体是磁性纳米微粒分散在基液中形成的具有磁性又具有流动性的稳定胶体.磁性液体的流动性会随着周围磁场的变化而改变,基于磁性液体的变形镜的反射镜面通过液面下方驱动器阵列所产生的局部扰动磁场而变形.磁性液体变形镜与传统的变形镜相比,具有镜面连续平滑、变形行程大、制造成本低、易扩展等优点.本文以基于方形驱动器阵列的磁液变形镜为例,考虑磁性液体受重力场、电场、磁场多物理场耦合的作用,在笛卡尔坐标系中建立了磁液变形镜的动力学模型;然后基于推导出的理论模型,设计了磁液变形镜的结构和参数,并用MATLAB,COMSOL Multiphysics和Tracepro软件联合仿真了磁液变形镜镜面响应性能;最后搭建基于磁液变形镜原型样机的自适应光学系统,测试了磁液变形镜的镜面响应线性度和动力学特性,实验结果验证了所建模型的准确性和磁液变形镜面形控制性能.
      通信作者: 吴智政, zhizhengwu@shu.edu.cn;lifenggold@163.com ; 李峰, zhizhengwu@shu.edu.cn;lifenggold@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51675321)、上海市自然科学基金(批准号:15ZR1415800)和上海市教委重点创新项目(批准号:14ZZ092)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-05
  • 修回日期:  2017-09-29
  • 刊出日期:  2018-02-05

磁液变形镜的镜面动力学建模和实验验证

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51675321)、上海市自然科学基金(批准号:15ZR1415800)和上海市教委重点创新项目(批准号:14ZZ092)资助的课题.

摘要: 磁性液体是磁性纳米微粒分散在基液中形成的具有磁性又具有流动性的稳定胶体.磁性液体的流动性会随着周围磁场的变化而改变,基于磁性液体的变形镜的反射镜面通过液面下方驱动器阵列所产生的局部扰动磁场而变形.磁性液体变形镜与传统的变形镜相比,具有镜面连续平滑、变形行程大、制造成本低、易扩展等优点.本文以基于方形驱动器阵列的磁液变形镜为例,考虑磁性液体受重力场、电场、磁场多物理场耦合的作用,在笛卡尔坐标系中建立了磁液变形镜的动力学模型;然后基于推导出的理论模型,设计了磁液变形镜的结构和参数,并用MATLAB,COMSOL Multiphysics和Tracepro软件联合仿真了磁液变形镜镜面响应性能;最后搭建基于磁液变形镜原型样机的自适应光学系统,测试了磁液变形镜的镜面响应线性度和动力学特性,实验结果验证了所建模型的准确性和磁液变形镜面形控制性能.

English Abstract

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