空间相机热光学分析与试验验证

为了对空间高分辨率相机热设计提出准确的技术要求,基于光学波像差的基本理论,对某高分辨率空间相机的温度场进行热光学分析.在此基础上确定了热控指标,并在真空罐中进行热真空成像试验,验证了热光学分析的正确性和热控指标的合理性.结果表明:最佳焦面位置与相机温度水平的关系近似成线性关系,最佳焦面位置变化量约0.08～0.1mm.℃-1;当温度水平在(20±1)℃之间变化时,像面处在系统焦深范围内,系统传递函数变化量在0.02左右;当径向温差和轴向温差会大于2℃引起最佳焦面位置发生移动,若不调焦,传函会明显下降.

空间光学组件的动力学环境试验

动力学环境是空间光学遥感器及其组件研制中不可忽视的一个重要因素 ,因为它会对整机或组件造成结构性的破坏 ,所以在其研制的不同阶段须进行充分的动力学环境试验。空间光学系统是执行重要任务的子系统 ,在结构及其性能、工作精度要求、密封性、可靠性等方面均有比较特殊的要求。组件乃至系统不仅须经历动力学环境试验的严格考核 ,而且还须在此基础上通过其它相关试验做进一步的测试。针对空间光学组件及系统的特点和要求 ,对各种因素进行了综合研究并编制了各类组件的动力学环境试验大纲。同时 ,对试验中的控制、监测、试验夹具。

基于热平衡试验的某空间相机热光学集成分析

为研究某空间相机温度场变化对光学系统性能的影响,利用该空间相机热平衡试验温度测试结果,开展了相机光机主体的热光学集成分析,并依次完成了相机温度场反演、热变形分析、光学系统性能分析,以及热光学分析结果同试验测试结果的对比。结果表明:温度是影响该相机光学系统性能的主要因素之一;将光机主体温度控制在设计值能够最大程度上减小热变形对于相机光学系统性能的影响;而当光机主体温度发生变化时,热变形会使得相机焦面偏离初始焦面位置,因此需要对相机进行合理的温控设计并配合焦面调焦来满足在轨成像的需要。

空间太阳望远镜热光学环境试验技术

空间太阳望远镜在轨期间,空间环境温度变化会严重影响望远镜成像质量,降低分辨率,因此空间太阳望远镜在模拟空间环境下的热光学试验是其研制过程中的关键技术之一。文章介绍了国外部分空间望远镜的热光学试验及低温光学试验设备,并针对国内空间太阳望远镜的研制和试验研究,提出了一些建设性的意见。

空间光学遥感器热平衡试验装置的设计

热平衡试验是空间光学遥感器研制中的重要试验内容。需要创造一个地面模拟试验环境和条件 ,来代替空间高真空和超低温的环境。按照试验规范 ,在模拟真空冷黑、空间外热流和热边界条件下对空间光学遥感器系统进行热平衡试验。这项技术涉及到试验对象的轨道参数、结构、材料表面特性、轨道外热流计算、轨道外热流模拟、真空冷黑、热边界条件、热计算和热设计等因素。在对上述各项因素综合研究的基础上 ,提出了用于空间光学遥感器热平衡试验的装置 ,并用 Auto CAD软件完成了其结构设计。简述了该试验装置的构造。

空间光学遥感器真空热试验工装模块化设计

针对空间光学遥感器在空间环境地面模拟试验中舱板温度分布不均的问题,运用模块化思想对某型号空间光学遥感器工装的舱板结构开展了优化设计。将舱板按照温度分布进行分块,提出模块化拼装和模块化热控2种设计方案,模块化拼装是对舱板及其表面加热片进行独立分块划分,模块化热控则是将舱板视为整体,仅对其表面的加热片进行分块设计。结果表明:模块化热控的舱板平均温度偏差为0. 205 K,低于未模块化设计的0. 87 K和模块化拼装的0. 30 K,提高了舱板的温度均匀性。同时,模块化拼装改善了舱板温度分布,使得符合热控要求的测点比例由34. 8%提高到96. 7%,但独立划分的模块之间仍存在一定温差;模块化热控则消除了模块间的温差,将符合热控要求的测点比例进一步提高到100%,完全满足热控要求。

基于接触理论的空间光学遥感器的动力学求解

遥感器结构中通过螺钉或销钉的非线性连接环节的存在使得准确求解动态刚度的困难加大 .在介绍的经典接触理论的基础上 ,根据结构形式、材料和施加的预紧力通过计算机模拟分析出连接部分接触面间的实际接触状态 .在建立动力学有限元分析模型时 ,通过接触单元和螺钉单元模拟接触区域的刚度特性 ,获得系统的固有频率和振型 .有限元分析结果与正弦招聘描试验时的结果基本一致 (误差约为 4 % ) ,表明这种方法能够较好地模拟出结构的动态刚度 .相关分析还表明 ,只有通过分析接触等非线性环节 ,才能模拟出结构的真实动态刚度 .

基于真空试验的热光学集成分析方法

为了能够有效利用空间光学遥感器(空间相机)真空环境下的试验结果开展相机温度场对光学系统性能影响规律的定量研究,文章在典型热光学集成分析流程的基础上,提出一种基于空间相机真空试验(含热平衡试验和热平衡条件下成像试验)的热光学集成分析方法。通过对关键技术环节的详细描述,论述了实现基于真空试验的光-机-热耦合仿真分析的技术途径。基于真空成像试验的热光学集成分析方法能够有效地将热光学的分析与真空试验数据相结合,获取最为接近相机实际状态的热光学分析模型及方法,从而指导空间相机的光、机、热方案设计及优化。

光学遥感器光电信号处理系统的空间辐射效应研究

文章针对光学遥感器光电信号处理系统,描述了空间辐射效应研究的方法和途径。首先介绍了光学遥感器常用运行轨道的空间辐射环境,然后选择光学遥感器的光电信号处理系统作为分析模型,介绍了光电信号处理系统的电路组成和主要元器件,从器件级、电路级到系统级对空间辐射效应的危害性进行分析,并且结合元器件的抗辐射性能现状,归纳了辐射效应的薄弱环节及主要元器件需要进行的辐照试验。最后对空间辐射效应研究的方法和步骤进行了总结。

星用镀膜光学透镜空间带电粒子辐射效应评价

针对K509玻璃基镀膜透镜空间带电粒子辐射效应,使用两种能量的电子和60 Coγ射线作为模拟源进行了辐照试验,并分析了辐照效应与轨道带电粒子辐射的差别.在此基础上,提出了一种针对镀膜光学透镜,使用低能电子和60 Coγ射线接续辐照,模拟空间带电粒子辐射效应的试验方法.

基于BP神经网络的空间相机的热光学分析

空间相机在轨工作时所处的热环境与地面状态差异很大,温度场的变化会给系统带来较大的热光学误差,影响成像质量。热光学分析是空间相机研制工程中的重要环节,是涉及传热、材料、机械、光学等学科的多学科问题。空间相机精密度高、结构复杂,包含很多非线性因素,增大了热光学分析的难度。利用成熟的BP神经网络建立相机温度分布与光学成像质量状况之间的网络模型,利用热光学试验获得的数据样本进行训练,并对其他样本进行预测,结果较好。

一种空间可展开天线天基光学监视系统

为了大型可展开天线可靠、精准地在轨展开,研究了一种天基光学监视系统。通过该系统不但可以实时监测天线展开情况,还可以进行天线展开的动力学分析,为大型可展开柔性机构设计、异常发现与分析等提供必要信息。在分析系统任务特点的基础上,介绍了监视系统方案,包括相机方案、视频传输方案、图像处理及射频调制方案,并对运动目标图像检测识别技术以及展开动力学分析技术等系统关键技术进行研究,进行了运动目标图像识别试验和天线展开动力学分析试验。试验结果证明系统对天线靶标的运动识别以及靶标动力学分析有很好的效果,证明了该系统可以有效地完成大型可展开天线的监测任务。

空间光学遥感器技术发展成就与展望

1引言 我国空间光学遥感器研制始于1967年11月,迄今已走过50年光辉历程.经过长期的艰苦奋斗、自主创新,我国空间光学遥感器技术取得了-系列重大突破,建立了完整-流的空间光学遥感器的设计、制造、检测和试验体系,进入了-种新的发展业态.

天基空间碎片光学探测影响因素分析及仿真

光学手段在天基空间碎片探测中被广泛应用,但容易受到杂光等因素影响.结合在轨试验数据,从探测器和碎片两方面分析了影响天基空间碎片光学探测的因素.影响探测器探测效果的因素包括太阳光、月光、地气光、大气辉光等杂光及南大西洋异常区辐射等;影响碎片可见性的因素包括地球遮挡、地影及反射的太阳光等.分别给出了上述影响因素涉及的特征量及规避影响的计算方法.基于某天基探测设备的仿真结果表明,上述影响在自然交会及姿态机动模式下均可能发生,在试验设计时需被充分考虑.最后,针对某天基空间碎片探测任务进行了规划.文章对天基光学探测试验设计具有一定的指导意义.

具备调焦功能的空间光学载荷支撑结构设计(特邀)

由于空间环境变化,高分辨率空间光学载荷在轨会产生不同程度的离焦从而影响成像质量,因此需要进行在轨调焦。为了适应高分辨率、轻小型空间光学载荷发展需求,设计了一种集支撑功能、调焦功能为一体的结构,通过热控系统对支撑结构温度的精准控制来调整次镜组件在光轴方向的位置,从而使载荷具备调焦功能。首先,根据光学系统参数进行调焦精度分析,确定支撑结构的设计要求;然后,基于连续拓扑优化中的变密度法(SIMP)进行支撑结构的全局优化;最后,开展了热光学试验,验证支撑结构的热控调焦功能并测量热控调焦系数。试验结果表明:该光学载荷支撑结构热控调焦系数为0.071 mm/℃,可实现0.014 mm调焦精度和±0.385 mm调焦范围。基于该调焦方法设计的"吉林一号"高分03星已经完成在轨测试,调焦精度和调焦范围满足设计预期。

遥感、空间光学仪器

TP73 2001053719空间光学遥感器热平衡试验装置的设计=Design of thermal equilibrium experiment devices of space optical remote sensors[刊,中]/王建设(中科院长春光机所.吉林,长春(130022))//光学精密工程.—2000,8(6).

遥感、空间光学仪器

P407.4 2002043176用 CCD 摄像机动态估算测量云雾含水量的初步试验=Elementary experiment of using a CCD csmera toestimate the liquid water content of fog[刊,中]/谢兴生(中国科技大学大气光学遥感实验室.安徽,合肥(230026)),吴兑,邓雪娇。

航天科技五院510所体积最大空间光学载荷设备研制成功

日前，由航天科技集团五院510所承担的长春光机所低真空高精度光学成像质量检测环境模拟装置项目完成验收。该装置容器属超大口径、高精度的空间光学试验设备，是目前国内体积最大的空间光学载荷设备。

空间相机大功率CCD器件的热设计与热试验

对空间相机大功率CCD器件进行了热设计以解决其散热问题,为了验证热设计的合理性进行了CCD焦面组件的热试验。首先,介绍了以传导为主要散热措施的CCD器件热设计方案,CCD器件的热量主要通过热管传递到冷源;然后,针对整个焦面组件进行了试验规划,特别对模拟冷板进行了专门设计;最后,在真空环境下进行了综合试验。试验结果显示,功耗为10W的CCD器件连续工作70min,在12℃冷源的情况下,能够控制焦平面器件的温度<35℃。该试验验证了CCD焦面组件热设计的合理性,并为焦面组件热分析计算模型修正提供了依据。

空间相机温度-离焦特性分析与试验

为了提高空间相机在不同温度条件下的成像质量,本文建立了空间相机光-机-热集成分析模型,以此模型为基础,对系统的温度-离焦特性进行研究,得到了相机温度调焦曲线,并开展了热光学试验。首先,分析了温度变化对光学系统的影响,特别是对最佳像面位置的影响,得到了相机离焦量与光学元件参数的关系;介绍了光机热集成分析的一般方法,即将热分析的温度场,经过映射,作为结构分析的边界条件,然后进行结构有限元的热弹性分析,通过对变形结果中光学元件曲率和刚体位移做拟合,得到敏感因素的温度-离焦敏感度矩阵;在此基础上得到了相机温度调焦曲线;最后,开展了相机热光学试验。试验结果表明,基于集成分析结果的温度调焦,空间相机在20℃±8℃内的最大误差小于0.1mm,基本满足相机在轨自动调焦的要求,并指出了进一步提高相机温度调焦精度的方法。