小型辐射定标光学系统的光机热集成分析

卫星遥感器辐射定标光机系统在模拟空间环境下的热学光学特性会影响辐射定标试验的精度。文章针对离轴抛物镜和辅助平面反射镜组成的小型定标光学系统,利用光机热集成分析技术建立其有限元模型,在模拟空间环境下进行热变形分析;选用在单位圆内正交的Zernike多项式作为基底函数,采用最小二乘法完成了离轴抛物镜面形的拟合;将相关数据读入光学软件,分析了该系统在模拟空间环境下的像质变化。结果表明:温度梯度对定标光机系统的影响主要表现在光学平台的刚性位移,对抛物镜面形影响非常小,光学系统像质变化量约为λ/37。最后,通过与刀口仪法的像质原位测量结果对比,证明了光机热集成分析结果的准确性。     

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。     

离轴抛物面反射镜低温环境下支撑技术及有限元分析

文章介绍了在模拟空间环境下使用的离轴抛物面反射镜的支撑结构.该结构利用吊带法有效地克服了反射镜自重引起的变形,并利用弹簧的弹性变形特性,解决了轴向约束机构在低温环境下引起的反射镜应变问题.文章运用有限元数值分析法,分别计算了支撑系统中反射镜自重、轴向约束力使反射镜产生的位移和应变.     

空间遥感器的热／结构／光学分析研究

作为一个空间遥感器整机热光学（热／结构／光学）集成分析过程，对空间遥感器主要光机结构简化，进行导热特性分析和等效热阻计算；利用软件计算在轨道上典型工况的空间外流热和内热源分布；建立有限元温度场分析模型和结构热弹性分析模型，计算全机稳、瞬态温度场分布，均匀温度和特定温度场下的位移场，得到各光学元件的位移；利用光学分析程度计算的公差计算结果插值计算遥感器光学系统由于光学元件的热致刚体位移（离轴、轴向位移和倾斜）而产生的光学性能变化。     

大尺寸离轴反射式相机的仿真集成分析方法

离轴三反相机光学元件的不对称性,给相机的温控设计带来较大难度,因此有必要研究各种温度场对离轴三反相机性能的影响,特别是大型离轴三反相机,由于其外形尺寸大、焦距长、构型复杂,增大了研究难度。文章针对某大型离轴三反相机,通过光机热集成分析的方法,研究了其性能受不同温度影响的变化规律,从而为设计合理的热控措施提供依据。通过计算相机真实在轨温度场,得到温度边界条件;利用集成分析软件仿真了10种温度工况下相机光机结构的变形规律;最后利用光学仿真软件计算出光机系统的成像品质。仿真结果表明:若干温度工况下,相机的反射镜更容易产生离焦现象,而不容易产生离轴和倾斜现象;相机对整机径向的温度差最敏感,对轴向的温度差最迟滞;均匀温度变化和单个反射镜的温度差变化对相机的成像品质不产生影响。     

热试验中红外热像仪低温测量能力分析及试验验证

文章分析了红外热像仪在航天器热试验中对低温目标的测温能力不足问题,采用红外干扰消减以及分段辐射定标/分段线性函数拟合的方式,初步解决了红外热像仪在真空低温环境下对低温目标的测量受限的问题。文章的研究结果有助于改进红外热像仪在真空低温环境下的非接触温度测量工作。     

微晶玻璃低温线膨胀系数测试

在多光谱地面定标设备中,光学系统为满足红外波段定标需要消除杂散光,试验中光学镜的温度应降到～170℃以下。由于温差很大,在光学镜及其装卡机构设计中,必须考虑材料的线膨胀因素。为掌握光学镜低温下的变形情况,同时也为镜框的设计提供设计依据,因此设计前采用了简单易行的测试方法,即用低温应变片测试所用光学材料微晶玻璃的低温线膨胀系数。     

星敏感器光学系统的热/结构/光分析

星敏感器是高精度的航天器姿态测量器件,其性能受太空温度环境的影响。运用有限元法和光线追迹法,建立星敏感器光学系统的热/结构/光分析模型,研究光学系统温度分布与星敏感器测量误差的关系,得到了算例光学系统在温度均匀分布条件下的温度变化以及轴向温度梯度变化、侧向温度梯度变化与星敏感器测量误差的关系曲线;给出了算例光学系统热误差小于角秒量级的温度条件:均匀温度分布条件下温度变化量≤10℃、轴向温度梯度≤0.1310℃/mm、侧向温度梯度≤0.0325℃/mm,为高精度星敏感器光学系统热控制提供科学的依据。     

红外多光谱扫描仪定标光学系统低温性能分析与调整

文章对红外多光谱扫描仪定标光学系统在低温下的变化进行了理论分析和计算,并根据计算结果和以往试验数据,提出了低温光路调整的具体方法.     

低温真空环境的红外背景模拟器的研制

红外背景模拟器是光学遥感器性能检测试验和辐射定标试验中的重要设备。针对某低温光学遥感器的光学定标试验,将仿真优化与实践经验相结合,研制了一套能够在120 K的低温真空环境中稳定工作的红外背景模拟器。该模拟器主要由真空低温面源黑体、冷光阑和电移台3部分组成。其中冷光阑的温度在90～300 K范围内连续可调,且温度均匀性在±3 K以内;电移台的三维运动控制精度≤10 mm。该模拟器能够适用于多种光学遥感器的红外性能检测试验和定标试验。     

FY-2C星辐射定标及其结果分析

介绍了风云二号(FY-2)C星发射前后红外与水汽波段的地面真空辐射定标、星上黑体定标和地面辐射校正场定标,以及可见光波段的地面太阳定标、积分球定标、地面辐射校正场定标和太阳像的原理与方法.给出了C星不同波段不同定标法的结果.分析表明,C星采用的定标方法均有效,并互为补充和验证.为进一步提高定标精度,还可对环境温度模拟、二次曲线拟合、减小积分球定标误差和光谱响应等作相应的改进.     

红外遥感器辐射定标技术概述

国外航天大国均建有大型辐射定标设备,并在空间探测技术研究中发挥着重要作用。文章介绍了国外典型的大型辐射定标设备及其技术指标,较系统地总结了这些设备的研制技术和经验,如定标光学系统设计、辐射源选择和机械结构设计等关键技术的设计思路和解决途径;针对我国现有的辐射定标技术与国外的差距,提出了今后发展的一些建议。     

大型氦制冷机的净化系统

氦制冷机是我国大型空间环境模拟器的重要组成部分,是完成红外相机定标试验、航天器运动部件超高真空冷焊试验的关键部件.文章介绍了氦制冷机净化系统的组成及设备性能.化系统在定标试验中的有效运转保证了氦制冷机可靠运行.     

空间伸展臂热应变与热变形光纤监测技术

针对空间伸展臂在热载荷作用下承载特性与形态变化的监测需求,提出了一种基于分布式光纤传感器的伸展臂结构温度、热应变以及热变形集成监测技术。借助ANSYS Workbench有限元分析软件,构建了单端热载荷作用下铝合金空间伸展臂结构热-力模型,分别得到不同局部热载荷下伸展臂轴向温度、热应变以及热变形分布与变化规律。在此基础上,提出了基于有限元分析与热传导理论的两类伸展臂轴向热变形计算方法。构建了分布式光纤传感监测系统,实时监测伸展臂若干关键位置的温度值与应变值,进而反演出结构轴向温度场、应变场连续变化信息。研究表明:采用有限元拟合法与热传导解析法计算所得伸展臂轴向热变形误差分别为5.256%与3.556%。相关成果能够为未来航天器在轨服役状态监测与辨识提供技术支撑。     

CBERS-02热红外波段绝对辐射定标及其不确定性分析

文章介绍了2004年CBERS-02星热红外波段绝对定标工作,结合野外试验情况和数据处理过程深入进行了不确定性因素分析(包括误差分析),并从亮温反演的角度分析定标精度,进而针对如何提高在轨卫星热红外波段绝对辐射定标的精度,进行了探讨。     

空间红外点目标遥感探测系统在轨辐射定标

空间红外点目标遥感探测系统由于其任务与技术等方面的特殊性,其在轨辐射定标方法同一般对地观测遥感器相比较存在诸多差别。文章在广泛调研成功在轨运行的此类系统在轨辐射定标方法与技术基础之上,对其在轨辐射定标方法进行了分析与总结。为中国此类系统在轨辐射定标技术的深入研究提供参考。