Dynamic modeling and analysis of vibration effects on performance in optical systems

Abstract

Optik sistemlerdeki titreşimin optik performans üzerindeki etkilerinin incelenmesi ve etkilerinin bulunması için basit ve pratikte kullanılabilecek bir titreşim modeli geliştirilmiştir.Basit bir optik sistem için toplanmış parametreli ve sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuş ve bu modeller ilgili frekans aralığında deneysel modal analiz yöntemi ile doğrulanmıştır. Optik sistem içersinde kullanılan yapıştırıcının malzeme özelliklerinin bulunabilmesi amacıyla basit bir test düzeneği kurulmuştur ve tek serbestlik dereceli sistem modeli kullanılarak bu özellikler bulunmuştur. Titreşimin optik performansa olan etkisi, rastgele yükler altında, geliştirilen yazılım kullanılarak incelenmiştir. Optik muhafazanın ve lensin rijit davrandığı frekans aralığında, geliştirilen basit analitik modelin basit optik sistemlerin ön tasarım çalışmalarında başarılı bir şekilde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Geliştirilen optik performans inceleme yazılımı, optik toleranslar ile değişik yükler altında elde edilen yer değiştirmeleri birleştirerek optik performans hakkında bilgi vermektedir.

In order to understand the effects of structurally induced line of sight (SILOS) jitter (vibration) and to predict its effects on optical system performance, a simple and practical vibratory model and software are developed by using discrete and finite element modeling techniques.For an existing simple optical system, discrete and FE dynamic models are constructed and they are validated by modal tests for the frequency range of interest. In order to find material properties of adhesive, which is used in optical system, a simple test is constructed and these properties are found by using a single degree of freedom model. The effects of vibration on the system performance are investigated under random vibration load conditions by using the software developed. It is concluded that the analytical model suggested can successfully be used in preliminary design stage of a simple optical system when the optical housing and lens behave rigidly in the frequency range of interest. The optical performance prediction software combines the optical element tolerances and displacements in order to determine the optical performance.