空间天文望远镜主动制冷焦面结构设计、分析与热实验

对某天文卫星的可见光望远镜载荷CCD焦面工作温度需求进行了分析计算。为满足CCD焦面 -65℃ 的工作温度需求,设计了主动制冷焦面结构。采用有限元方法分析了工作温度下热电制冷器和导热胶产生的热应力,结果表明热电制冷器最大应力为14Mpa,导热胶最大剪切应力为1.2Mpa,均处于许用安全应力内。研制的焦面组件模拟件顺利通过了真空热试验,验证了焦面组件的制冷性能与安全性。     

基于热电制冷技术的某星载相机焦面组件热设计

热电制冷(Thermo-Electric Cooling,TEC)技术是利用帕尔帖效应的一种制冷方法,它不需要任何工质,无活动部件,结构简单,非常适宜于微型制冷领域或有特殊要求的场合.文章将TEC技术应用于某星载相机焦面组件的热设计,解决了探测器恒温控制问题.仿真分析结果表明,基于TEC技术的热设计方案在满足探测器恒温...     

InGaAs探测器热电制冷方法研究

InGaAs探测器在短波红外领域具有良好的探测率,对空间遥感和探测有重要的价值。为了实现空间红外仪器的高灵敏度要求,使用热电制冷技术设计了探测器制冷系统,使探测器稳定地工作在合适的温度,以相对较小的体积和功耗代价显著地提高红外仪器的探测灵敏度。     

美国新型热电材料性能跨越重要里程碑

据中国科技部网站2012年10月30日消息，热电材料把热能直接转化为电能，是人类梦寐以求的理想材料。理想的热电材料应具有较高的热电势、电导率和较低的热传导系数。由这三个指标加上热源温度形成了衡量热电材料品质的热电优值（ZT）。一般认为ZT达到2．0以上方有实际应用价值，但过去热电材料的最高ZT只有1．6～1．8。     

基于半导体制冷的星载CCD测试用低温环境装置设计

文章设计了一种基于半导体制冷的星载CCD测试用低温环境装置。该装置结合热电制冷器和抗积分饱和PID控制算法,以ARM内核的微控制器作为主控芯片,采用温度传感器采集温度信息,以脉冲宽度调制(PWM)技术控制热电制冷器的制冷功率,利用水冷散热装置散发热电制冷器发出的热量,实现制冷温度的精确控制。该装置低温箱小巧轻便,可装配于CCD测试暗箱内,利用暗箱壁上的通光孔设计,可实现低温环境下CCD明、暗场全参数测试,满足了宇航用CCD测试的高可靠需求。     

碲化铋基温差发电模块输出功率优化试验研究

同位素温差发电器在深空探测活动中具有广泛的应用背景。为优选温差发电模块构型、提高输出功率,制备了具有不同热电元件厚度的碲化铋基温差发电模块;并通过建立的试验测试系统,测量了不同温差条件下发电模块的输出功率和匹配负载随热电元件厚度的变化。试验结果表明,在所研究的热电元件厚度范围内,随着热电元件厚度的减小,模块的输出功率呈线性增大趋势,而匹配负载则呈线性减小趋势。在热源温度478 K、热沉温度300 K的条件下,测得热电元件厚度为1.0 mm的模块的最大输出功率达到约8.2 W,最大功率面积比约为0.52 W·cm-2。     

空间斯特林热电转换技术在轨试验

为提高空间同位素电源的效率和功率,满足深空探测、载人登月和火星登陆等航天任务对航天器能源的需求,梳理了空间自由活塞斯特林热电转换涉及的关键技术,设计了天宫空间站空间自由活塞斯特林热电转换装置的在轨试验方案,在轨开展了斯特林热电转换试验,验证了空间微重力环境下双活塞自由运动的间隙密封、双活塞相位保持等关键技术,获取了空间环境下双自由活塞精确的运动相位保持及漂移特性、动力学与热力学强耦合特性等关键参数。在轨试验结果表明,试验装置在轨运行性能良好,热电转换效率达到24.72%,为未来空间高效同位素电源等不依赖太阳能的能源技术应用奠定了基础。     

陆地卫星地面站X波段场效应放大器

本文介绍用于陆地卫星地面站中X波段GaAs FET(砷化镓场效应晶体管)低噪声放大器的功能、结构及热电致冷器,该冷却器将场放前二只管子冷却到-50℃,整个场效应放大器(由4只管子组成)的性能可与同波段常温参放相比美。对美国SATELINK公司生产的场放进行測试,在8025—8400MHz频带范围内,场放噪声温度小于86.1K,增益大于40dB.在整机中,以太阳为标准源对系统G/T进行测试,当俯仰角≥5°时,G/T≥31.05dB/K,满足原设计指标要求。     

温差发电器工作特性的数值研究

考虑温差材料的塞贝克效应及电流的珀耳帖效应,与传热方程相结合,建立了温差发电器的一维计算模型,数值模拟了温差发电器的热电耦合工作过程。分析了温差发电器的热环境、回路中负载电阻值等参数及温差电单体对的连接方式对发电器工作性能的影响。研究结果表明,提高温差发电器热端的加热热流或增加冷端的换热系数均能提高发电器的输出功率及热电转换效率,但两者的影响趋势不同;供电回路的负载电阻对发电器温差电元件的温度分布有明显的影响,并可导致发电器最大输出功率的状态点发生漂移;温差电单体对不同连接方式对发电器性能有明显的影响。     

空间深空探测低温制冷技术的发展

深空探测技术已经被列入国家发展计划,由于空间环境的特殊性,对空间低温制冷技术提出了更高的要求。文章介绍了美国、日本和欧空局用于深空探测的深低温制冷技术的发展状况,包括超流氦制冷技术、多级机械制冷技术、吸附式制冷技术、绝热去磁制冷技术和氦稀释制冷技术,并介绍了在天文卫星和空间望远镜上的应用;综述了中国空间低温制冷技术的发展现状,提出了中国开展深低温制冷技术研究的启示和建议。