Takanori Sekiguchi ALPS Report, Dec. 26th, 2013 Prototype Test of Type-B 1 Takanori Sekiguchi KAGRA...

Takanori SekiguchiALPS Report, Dec. 26th, 2013 1

Prototype Test of Type-B

Takanori Sekiguchi

KAGRA F2F MEETINGFeb. 2015


• Overview of SAS prototype test• Payload prototype test• Status & plan of full type-B test

Contents


Prototype Test Status

Assembly Performance

Pre-isolator

GAS filter

Payload

Full System Undergoing TBD

Pre-isolator

GAS filter

Payload


Payload Prototype Test


Payload Prototype Test in NAOJPurpose:• Check the assemblability

and feasibility• Test the local control using

OSEMs


Structure of payload

Bottom Filter

Intermediate Mass/Intermediate Recoil Mass

Mirror / Recoil Mass


(Rough) Assembly ProcedureSuspend mirror & RM


(Dummy) mirror suspended by φ0.2 steel wires

Recoil mass suspended by φ0.6 tungsten wires

Winches to suspend masses

Height measure to check the wire length


(Rough) Assembly ProcedureSuspend IM from BF


Tuning masses(weight control & balancing)


Screw to change the suspension point

Tuning pitch frequency~0.2 Hz


(Rough) Assembly ProcedureSuspend IRM


IRM (without OSEMs)Suspended by 3 wires

Screws for changing suspension points


Cable clip

Cabling of electrical wires


• Compensation masses to get enough weight for GAS filter

Feedback to the design• Separate OSEM parts for easier

assembly

… and so on.


Control Test


OSEMUnit of a shadow sensor and a coil-magnet actuator

(Current Design)

LED

PD

flag

coil

magnetlens


OSEMCalibration results of shadow sensors of 4 prototype units

Sensitivity: ~6.5 V/mm


OSEMShadow sensor noise

~ 5e-10 m/√Hz @ 10 Hz


OSEMActuation force by an OSEM actuator

~1.7 [N/A]


Actuator Diagonalization (Mirror)

X Y

Z

3 DoFs we want to sense with 4 sensors:

4 actuators we use to actuate 3 DoFs:

The actuation matrix D is improved by measurement.

1st guess

(Actuator Diagonalization)

1

2

3

4


Actuator Diagonalization (IM)

Z

6 DoFs we want to sense with 6 sensors:

1st guess

X

Y

5

6

78

9 10

6 actuators we use to actuate 6 DoFs:


Implementation in Digital SystemMEDM Screen for type-B SAS control (under development)

Sensor Matrix Actuator Matrix

Signal Flow

Signals from shadow sensors

ActuationSignals


Transfer functions (Mirror)

Pitch

Yaw

Length

White noise is injected to virtual actuators


Transfer functions (IM)


Damping ControlDamping servo is applied to the 6-DoF motion of IM and 3-DoF motion of the mirror

Derivative filter(viscous damping)


In-loop performanceOSEM signal of IM longitudinal motion

OSEM signal of IM yaw motion

3 μm 0.6 μm

30 μrad 2 μrad


Optical LeverOptical levers to monitor mirror angles / displacement

1W SLD

Half Mirror

QPD2

QPD1 Collimator


Out of loop performanceOptical lever signals about mirror pitch motion

Optical lever signals about mirror yaw motion

35 μrad 13 μrad

50 μrad 12 μrad


Full Type-B Test


Full Type-B Test@TAMA West-End Room

• Full type-B prototype will be assembled and tested in vacuum

• Overall performance is to be checked by using optical lever


Current Status• Vacuum system preparation• Height of the chamber is to be checked


Current Status• Cleaning and remanufacturing of IP base• Finished on Jan. 28


Current Status• Vacuum pod for geophone (seismometer) manufactured• Assembling and cabling should be done


Current Status• An assembly frame is designed.


Schedule• According to KAGRA schedule, prototype test is to

be finished until the end of March.

• Extremely tight!


Main Tasks

• Consider assembly procedure.• Do mechanical tuning (leveling, weight control, etc.)• Make an assembly manual (for installation of actual system)• Manufacture in-vacuum electrical cables• Design servo filter in mathematical model• Prepare digital system interface

Red: Important for KAGRAViolet: Time-consuming tasks


We need your help!!

• We call for KAGRA-shift

• This prototype test is an absolutely important stepin considering installation procedure of actual system, and getting more realistic plan/schedule of VIS installation

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iKAGRA schedule 2014 2015　 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Fabry-Perot-Michelson

VIS installation 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Stack install 　 Stack 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

MC suspension install　　　 MC 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

PR2 & PR3 　　　　　　　　frame/payload procurement

PR2 & PR3 　　　　　　　　　　　　　　

IXA & EXA (Xarm cavity) 　　　　　　　　　　　　

frame/payload procurement

IXA & EXA 　　　　　　　　　　

IYA & EYA (Yarm cavity) 　　　　　　　　　　　　　　

frame/payload procurement　　 IYA & EYA 　　　　　　

BS 　　　　　　　　　　　　modifying prototype 　　　　

payload procurement

BS 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Xarm commissioning　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Xarm commissioning 　　　　　　

Full commissioning 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Full commissioning　　　

Observation　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Obs.

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Michelson 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

VIS installation 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Stack install 　 Stack 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

MC suspension install　　　 MC 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

PR2 & PR3 　　　　　　　　frame/payload procurement

PR2 & PR3 　　　　　　　　　　　　　　

IXA & IYA 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

EXA & EYA 　　　　　　　　　　　　frame/payload procurement

EXA & EYA 　　　　　　　　　　

BS 　　　　　　　　　　　　modifying prototype 　　　　payload

procurementBS 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Michelson commissioning 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Michelson commissioning　　

Observation 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Obs.　

Schedule of VIS installation: iKAGRA

Dec 2015 operation


END


Appendix


Close Loop TF

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