气象辐射用太阳模拟器组合聚光镜设计

结合气象辐射用太阳模拟器的特性,针对太阳模拟器能量利用率较低的情况,文章设计了一种椭球聚光镜和球面反射镜组成的组合聚光镜,分析了组合聚光镜中椭球聚光镜和球面反射镜的参数确定方法以及组合聚光镜的成像倍率与聚光效率,软件仿真结果证明:在保证均匀性的前提下,组合聚光镜能有效提升太阳模拟器的能量利用效率,太阳模拟器的辐照不均匀度符合气象太阳模拟器国家标准。     

地面姿态模拟光源技术研究

太阳敏感器和红外地球敏感器是卫星姿态控制的重要部件, 在卫星升空前必须对其进行地面实验。设计了一套由4条光缝组成的太阳模拟光源和针对地球同步轨道高度15.6张角的南北红外地球模拟光源。详细介绍了地星姿态模拟光源系统的组成及总体结构, 采用红外光学技术, 设计了地球模拟光源的锗准直透镜, 同时为了保证各模拟光源对真实卫星的安全对接试验, 确认各光源对星上产品的激励作用满足要求, 设计了地星姿态模拟光源安装支架。地球模拟光源能够模拟地球弦宽15.6及卫星10~120 rpm的自旋转速, 通过实验对地球模拟光源弦宽及转速进行了测试, 结果表明模拟地球弦宽误差不大于0.04, 转速锁相误差不大于1 ms。     

基于LabVIEW车体稳定性光电检测技术研究

采用光电检测和计算机数据处理技术来检测火炮在射击过程中稳定性的光电设备,代替目前使用的划针、划板的机械测量方法,实现火炮稳定性的非接触测量。简述这种检测设备的工作原理及基于LabVIEW进行数据处理并显示坐标点.     

基于全光谱输出太阳模拟器氙灯光源的研究

在太阳模拟器的设计中,光源的选择和设置直接影响辐照面的光谱特性和辐照度,本文通过对高压短弧氙灯光源的发光原理、光谱特性、功率计算、点燃方式等综述,给出了满足全光谱输出太阳模拟器光源的选择依据,并结合光谱仪实验测试提出光谱的评价方法。     

太阳模拟器的新发展

太阳模拟器作为一种重要的试验与测试设备正广泛应用于航天领域和太阳能利用领域。介绍了使用最多的传统型太阳模拟器的结构组成和工作原理,论述了其优缺点及存在价值。着重叙述了当今涌现的具有代表性的新型太阳模拟器的系统组成和实现形式,如LED太阳模拟器、多光源太阳模拟器、均光棒太阳模拟器、积分球太阳模拟器、光纤传输太阳模拟器和运动式太阳模拟器等。并对它们进行了比较分析,总结了其发展趋势。     

基于LED阵列光源的太阳模拟器

针对目前LED太阳模拟器辐照度低、光谱匹配性差等不足,提出一种由LED阵列光源,菲涅尔透镜、光学积分器、准直物镜组成的LED太阳模拟器。首先根据多光谱拟合理论,在400~1 100nm优选15种不同波段的LED光源,计算出光源所需功率,实现太阳光谱的精确匹配。其次优化设计了菲涅尔透镜、光学积分器以及准直物镜,校正了太阳模拟器的像差,提高了太阳模拟器的能量利用效率以及辐照均匀性,并利用LightTools软件对所设计的光学系统进行仿真分析。最后搭建了光学系统实验装置,测试结果表明:100mm×100mm内的辐照度达到1 376.3 W/m~2;拟合的太阳光谱匹配度达到AM1.5条件中的A级,辐照不均匀度为±1.73%,辐照不稳定度为±0.82%,综合性能指标达到太阳模拟器中的3A级水平。     

太阳辐射计检定用多维工作台的研制

针对太阳辐射计量仪表进行检定的需要,提出了一种具有四个自由度功能动作的多维检定工作台。工作台在与太阳模拟器联合,可同时对两块待栓仪表的参数误差进行检定。在对太阳高度角和方位角的研究基础上,阐述了工作台旋转机构、升降机构、俯仰机构和转臂机构的设计过程,并对工作台的控制系统进行了说明。测试结果表明多维工作台各级转动误差小于0．05°,由倾角仪和步进电机组成的台面水平控制误差在±10’以内,满足设计指标要求。     

星敏感器地面标定设备的设计

为了实现星敏感器的地面标定试验,设计一套视场大且星间角距模拟精度高的星敏感器地面标定系统,对标定系统的组成、光学系统设计和模拟仿真精度等进行研究。根据星敏感器的地面标定要求介绍系统组成,提出实现星间角距模拟精度优于20的方法;采用新型显示器件LCOS 作为星图显示器,通过像面拼接的方法扩大视场,并据此利用Zemax 软件设计光学系统。在原有测量方法的基础上,给出地面标定设备的精度评价方法。并提出一种能够提高星间角距模拟精度的星点修正方法。实验结果表明:星敏感器地面标定设备的星间角距模拟精度小于20,满足对星敏感器进行地面标定试验的要求。     

一种大型太阳模拟器机械系统的设计

针对太阳模拟器的光出射角度不可变和太阳模拟器温控系统不好解决的问题,提出了一种大型太阳模拟器方位和俯仰回转机构及其控制系统和太阳模拟器温控系统的解决方法。方位与俯仰回转机构采用U-T型框架结构,轴系采用滚动轴承支撑结构,机械传动系统采用蜗轮蜗杆传动机构,温控系统采用水冷方式,通过计算机控制系统,完成对方位与俯仰回转机构转角的角位置控制,进而得到不同出射角度的出射光路,通过温控系统完成对氙灯和积分器的冷却。通过对比,发现这种回转机构为试验验证能带来更多的便利,温控系统能有效的控制模拟器温度。结果表明,设计出的方位回转±180°、俯仰回转±30°、转角精度≤0.5°的回转机构以及太阳模拟器温控系统能够满足使用要求。     

气象辐射计量检测用太阳模拟器性能分析

气象辐射计量检测用太阳模拟器是对气象辐射观测仪表-太阳总辐射表进行质量考核的一个重要检测设备,其性能直接影响总辐射表的考核质量。在对太阳模拟器的结构组成和工作原理的论述基础上,重点了研究了太阳模拟器的光谱匹配度、辐照强度及调节范围、辐照不稳定度、辐照不均匀度和光束准直性等性能指标的测试方法,并根据大量的试验数据对其性能进行了分析。采用滤光片对氙灯光谱进行修正,采用光学衰减片来提高低辐照度的稳定性,通过氙灯和光学积分器投影镜离焦的方式提高辐照不均匀度。结果表明研制的气象检测用太阳模拟器的光谱相匹配度达到AM1.5中A级标准,辐照强度在100~1250W∕m2连续可调,辐照不稳定度达到±1%,辐照不均匀度在Φ100mm和Φ200mm范围内分别达到±1%和±2%,满足气象辐射计量仪表检测的需要。