本發(fā)明涉及一種光學(xué)相機(jī)，特別是涉及一種大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)及其試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外模擬空間外熱流的方法主要有：輻射型的太陽模擬器、紅外燈陣和紅外籠等，以及傳導(dǎo)型的表面電阻加熱器。其中太陽模擬器采用氙燈作為光源，其光譜分布與太陽光比較接近，能考驗(yàn)航天器表面涂層的熱光學(xué)性質(zhì)，能較好的驗(yàn)證儀器表面間互相遮擋的影響，尤其是對(duì)復(fù)雜外形的航天器或儀器適應(yīng)性好。對(duì)于大遮光罩口徑地球靜止軌道衛(wèi)星的光學(xué)相機(jī)，由于遮光罩內(nèi)一個(gè)軌道周期的太陽光照時(shí)間長且光照角不斷變化，同時(shí)遮光罩內(nèi)的部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜且存在選擇性吸收的光學(xué)鏡片等部件，因此必須采用太陽模擬器模擬遮光罩內(nèi)外熱流。對(duì)于大遮光罩口徑的光學(xué)相機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)尺寸大，遮光罩張角大，需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大，從而在實(shí)際試驗(yàn)中受到了真空罐尺寸的限制，因此需要對(duì)相機(jī)的與轉(zhuǎn)臺(tái)的位置關(guān)系、轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)流程進(jìn)行分析。同時(shí)由于太陽模擬光照及轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)引入了部分外熱流，因此需要對(duì)外熱流進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和綜合處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)及其試驗(yàn)方法，其能夠提高熱平衡試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，減小試驗(yàn)的誤差，減少成本。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：一種大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)，其包括真空罐、光學(xué)相機(jī)、相機(jī)安裝支架、轉(zhuǎn)臺(tái)、太陽模擬光源、外熱流模擬電加熱器、遮光罩，外熱流模擬電加熱器、遮光罩都與光學(xué)相機(jī)相連，光學(xué)相機(jī)通過相機(jī)安裝支架安裝在真空罐內(nèi)的轉(zhuǎn)臺(tái)上，遮光罩外口中心與轉(zhuǎn)臺(tái)中心線重合，遮光罩中心與太陽模擬光源的中心線重合。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)臺(tái)的中心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)角度根據(jù)真空罐的尺寸限制進(jìn)行調(diào)整，用于模擬遮光罩內(nèi)部部件外熱流為目的。

優(yōu)選地，所述太陽模擬光源和真空罐之間設(shè)有擋光板，擋光板根據(jù)需要進(jìn)行移動(dòng)。

本發(fā)明還提供一種大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

步驟一、在太陽模擬光源前加擋光板，提前0.5小時(shí)開啟并設(shè)置太陽模擬器太陽常數(shù)，相機(jī)處于0°位置；

步驟二、時(shí)間為0:00時(shí)刻，保持加擋光板狀態(tài)，開啟轉(zhuǎn)臺(tái)按0.25°/min轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)施加電加熱器模擬外熱流；

步驟三、時(shí)間為0:36時(shí)刻，撤去擋光板；

步驟四、時(shí)間為4:00時(shí)刻，加擋光板，關(guān)閉太陽模擬光源，關(guān)閉轉(zhuǎn)臺(tái)；

步驟五、時(shí)間為18:00時(shí)刻，開啟轉(zhuǎn)臺(tái)按-1°/min轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟六、時(shí)間為19:30時(shí)刻，開啟并設(shè)置太陽模擬器太陽常數(shù)；

步驟七、時(shí)間為20:00時(shí)刻，撤去擋光板，轉(zhuǎn)臺(tái)按0.25°/min轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟八、時(shí)間為23:24時(shí)刻，加擋光板；

步驟九、時(shí)間為24:00時(shí)刻，循環(huán)至步驟二。

優(yōu)選地，所述步驟二至步驟九為一個(gè)試驗(yàn)工況循環(huán)，重復(fù)循環(huán)至溫度數(shù)據(jù)達(dá)到熱平衡判據(jù)，則試驗(yàn)工況完成。

優(yōu)選地，所述步驟二中電加熱器模擬外熱流綜合考慮了太陽模擬光和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)引入的外熱流。

優(yōu)選地，所述大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)的試驗(yàn)方法是通過熱分析對(duì)外熱流進(jìn)行分段處理，采用太陽模擬器對(duì)相機(jī)遮光罩內(nèi)的入射外熱流進(jìn)行模擬，采用轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)遮光罩內(nèi)太陽光照角隨時(shí)間變化的模擬，采用電加熱片對(duì)相機(jī)其他部位的吸收外熱流進(jìn)行模擬，采用在模擬太陽光源與真空罐入光口之間放置擋光板實(shí)現(xiàn)陰影的模擬。

優(yōu)選地，所述熱分析對(duì)外熱流進(jìn)行分段處理的方法為：建立太陽模擬光源和相機(jī)熱分析模型，根據(jù)相機(jī)遮光罩內(nèi)的光照時(shí)間和真空罐尺寸限制條件確定試驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍，統(tǒng)計(jì)太陽模擬光照在遮光罩外部的區(qū)域和數(shù)值。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明能夠準(zhǔn)確模擬相機(jī)遮光罩內(nèi)復(fù)雜形狀和光學(xué)鏡片上的太陽光外熱流大小和變化過程，提高熱平衡試驗(yàn)的準(zhǔn)確性；本發(fā)明能夠綜合考慮太陽模擬熱流與電加熱器模擬熱流的施加，減小試驗(yàn)的誤差；本發(fā)明能夠根據(jù)遮光罩的口徑大小和真空罐的實(shí)際尺寸，尋求合理的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，減小試驗(yàn)的投入。該發(fā)明在綜合考慮試驗(yàn)條件限制的基礎(chǔ)上，針對(duì)光學(xué)相機(jī)不同的部位進(jìn)行分區(qū)模擬，提高了熱試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和有效性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)系統(tǒng)包括真空罐1、光學(xué)相機(jī)2、相機(jī)安裝支架3、轉(zhuǎn)臺(tái)4、太陽模擬光源5、外熱流模擬電加熱器6、遮光罩7，外熱流模擬電加熱器6、遮光罩7都與光學(xué)相機(jī)2相連，光學(xué)相機(jī)2通過相機(jī)安裝支架3安裝在真空罐1內(nèi)的轉(zhuǎn)臺(tái)4上，遮光罩7外口中心與轉(zhuǎn)臺(tái)4中心線重合，遮光罩7中心與太陽模擬光源5的中心線重合。

所述轉(zhuǎn)臺(tái)4的中心軸和轉(zhuǎn)動(dòng)角度可根據(jù)真空罐的尺寸限制進(jìn)行調(diào)整，用于模擬遮光罩內(nèi)部部件外熱流為目的。

所述太陽模擬光源和真空罐之間設(shè)有擋光板，擋光板根據(jù)需要進(jìn)行移動(dòng)。

本發(fā)明大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)的試驗(yàn)方法包括以下步驟：

步驟一、在太陽模擬光源前加擋光板，提前0.5小時(shí)開啟并設(shè)置太陽模擬器太陽常數(shù)，相機(jī)處于0°位置，即遮光罩中心法線與太陽光源中心法線重合；

步驟二、時(shí)間為0:00時(shí)刻，保持加擋光板狀態(tài)，開啟轉(zhuǎn)臺(tái)按0.25°/min轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)施加電加熱器模擬外熱流；

步驟三、時(shí)間為0:36時(shí)刻，撤去擋光板；

步驟四、時(shí)間為4:00時(shí)刻，加擋光板，關(guān)閉太陽模擬光源，關(guān)閉轉(zhuǎn)臺(tái)；

步驟五、時(shí)間為18:00時(shí)刻，開啟轉(zhuǎn)臺(tái)按-1°/min轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟六、時(shí)間為19:30時(shí)刻，開啟并設(shè)置太陽模擬器太陽常數(shù)；

步驟七、時(shí)間為20:00時(shí)刻，撤去擋光板，轉(zhuǎn)臺(tái)按0.25°/min轉(zhuǎn)動(dòng)；

步驟八、時(shí)間為23:24時(shí)刻，加擋光板；

步驟九、時(shí)間為24:00時(shí)刻，循環(huán)至步驟二。

所述步驟二至步驟九為一個(gè)試驗(yàn)工況循環(huán)，重復(fù)循環(huán)至溫度數(shù)據(jù)達(dá)到熱平衡判據(jù)，則試驗(yàn)工況完成。

所述步驟二中電加熱器模擬外熱流綜合考慮了太陽模擬光和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)引入的外熱流。

大口徑地球靜止軌道衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)的試驗(yàn)方法是通過熱分析對(duì)外熱流進(jìn)行分段處理，采用太陽模擬器對(duì)相機(jī)遮光罩內(nèi)的入射外熱流進(jìn)行模擬，采用轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)遮光罩內(nèi)太陽光照角隨時(shí)間變化的模擬，采用電加熱片對(duì)相機(jī)其他部位的吸收外熱流進(jìn)行模擬，采用在模擬太陽光源與真空罐入光口之間放置擋光板實(shí)現(xiàn)陰影的模擬。

所述熱分析對(duì)外熱流進(jìn)行分段處理的方法為：建立太陽模擬光源和相機(jī)熱分析模型，根據(jù)相機(jī)遮光罩內(nèi)的光照時(shí)間和真空罐尺寸限制條件確定試驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍，統(tǒng)計(jì)太陽模擬光照在遮光罩外部的區(qū)域和數(shù)值。

本發(fā)明的工作原理如下：遮光罩內(nèi)入射外熱流采用氙燈太陽模擬光模擬，氙燈太陽模擬光照強(qiáng)度可根據(jù)事先標(biāo)定的光強(qiáng)與電流的曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)，模擬太陽光源擋光板放置在光源與真空罐入光口之間，可根據(jù)需要進(jìn)行移動(dòng)；相機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸平行于遮光罩口平面并穿過平面中心，轉(zhuǎn)臺(tái)在一定的試驗(yàn)時(shí)間段進(jìn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)速率為0.25°/min；電加熱片外熱流模擬方法為：對(duì)于太陽模擬光照在遮光罩外部的區(qū)域，從總外熱流中減去太陽模擬光照在遮光罩外部的數(shù)值，所有電加熱器模擬外熱流與轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)同步施加；太陽模擬器光照強(qiáng)度可根據(jù)標(biāo)定的太陽輻照強(qiáng)度與電流的曲線在1個(gè)太陽常數(shù)附近進(jìn)行設(shè)置；電加熱器模擬外熱流綜合考慮了太陽模擬光和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)引入的外熱流。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。