一种基于空间滤波的星敏感器遮光罩制造技术

本发明专利技术公开了一种基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其包含：罩壳；第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环，由遮光罩入瞳处向出瞳处顺序排列并安装在罩壳内；所述第一挡光环和第六挡光环相对设置在罩壳两端，第一挡光环和第六挡光环的刃口连线与罩壳中心线成16°夹角；所述第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环中间分别以旋转安装方式安装有滤光片。其优点是：采用由罩壳、挡光环、滤光片构成遮光罩光学机械组件，保证星敏感器在大于20°太阳保护角后能输出有效姿态数据；能够实现大于20°太阳保护角的非成像光谱至少经过两次吸收散射到达光学系统入瞳处；具备高消光性能，并可实现光谱滤波功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及宇航类星空探测
，具体涉及一种基于空间滤波的星敏感器遮光罩，能够实现星敏感器在不小于20°太阳保护角处消除杂散光干扰。
技术介绍
杂散光抑制技术是星敏感器的关键技术之一，遮光罩则是对杂散光进行最有效抑制的措施，它可对来自太阳光、地气光、月光、背景环境光等构成的杂散光在某一设计保护角范围内进行有效的抑制。基于空间滤波遮光罩的光学结构的设计思路是：1、基于空间滤波机理，避免非工作光谱入射到星敏感器成像器件内；2、使入射到星敏感器光学镜头入瞳处的杂散射光经过至少两次以上的散射，其目的是对入射的杂散射光能量进行最大限度的衰减；3、对遮光罩壳体进行化学砂面剂表面处理，增强表面漫反射；4、遮光罩壳体散射表面具有最低限度的反射率；5、对遮光罩的消光涂层进行多级保护，防止由于力学环境、空间环境等因素导致膜层脱落，并由此原因导致抗杂散射能力衰减。满足以上条件对星敏感器遮光罩和挡光环进行光学结构设计，从光学角度上可实现对杂散射光的最大衰减，目前，业界还没有具备上述技术特点的星敏感器遮光罩，因此需要相关产品，实现星敏感器在太阳保护角处消除杂散射光的干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于空间滤波的星敏感器遮光罩，采用由罩壳、挡光环、滤光片构成遮光罩光学机械组件，保证星敏感器在大于20°太阳保护角后能输出有效姿态数据；能够实现大于20°太阳保护角的非成像光谱至少经过两次吸收散射到达光学系统入瞳处；能够实现高消光性能；能够实现光谱滤波功能。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于空间滤波的星敏感器遮光罩，保证星敏感器在大于20°太阳保护角后能输出有效姿态数据，其特征是，包含：罩壳；第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环，由遮光罩入瞳处向出瞳处顺序排列并安装在罩壳内；所述第一挡光环和第六挡光环相对设置在罩壳两端，第一挡光环和第六挡光环的刃口连线与罩壳中心线成16°夹角；所述第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环中间分别以旋转安装方式安装有滤光片，用于透可见光、滤近红外。上述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其中：所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环、第六挡光环的内表面均电镀黑色消光漆；罩壳外表面采用黄色导电氧化处理，内表面电镀黑色消光漆。上述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其中：所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环的刃口都采用精密加工工艺，刃口厚度控制在0.01mm。上述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其中：所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、、第四挡光环、第五挡光环、第六挡光环以及罩壳的整体结构均采用化学砂面剂处理。上述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其中：所述第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环中的滤光片平面度优于1/20λ，厚度≥2mm，折射率≤1.7，非工作谱段反射率优于99.9％，工作谱段透过率优于99.9％。上述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其中：所述遮光罩太阳保护角≥20°，背景环境光保护角≥16°，遮光罩的视场角≤±8°，镜头入瞳≤40mm。上述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其中：所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环上分别设有螺纹孔，并通过螺钉紧固于罩壳上；六个挡光环在螺纹孔处加厚，其他位置减重处理。上述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其中：所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环的形状均呈喇叭状。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：采用由罩壳、挡光环、滤光片构成遮光罩光学机械组件，保证星敏感器在大于20°太阳保护角后能输出有效姿态数据；能够实现大于20°太阳保护角的非成像光谱至少经过两次吸收散射到达光学系统入瞳处；通过频谱调制滤光片，可过滤非成像光谱干扰，实现光谱滤波，极大的衰减其他谱段杂光干扰，有效的提高抗杂散光性能，因此具备高消光性能，并可实现光谱滤波功能。附图说明图1为本专利技术的外形图；图2为本专利技术的剖视图；图3为本专利技术中第一挡光环外形图；图4为本专利技术中第二挡光环外形图；图5为本专利技术中第三挡光环外形图；图6为本专利技术中第四挡光环外形图及配套滤光片；图7为本专利技术中第五挡光环外形图及配套滤光片；图8为本专利技术中第六挡光环外形图及配套滤光片；图9、图10为太阳光束与星敏感器成18°时本专利技术的消光分析图；图11、图12为太阳光束与星敏感器成20°时本专利技术的消光分析图；图13、图14为太阳光束与星敏感器成25°时本专利技术的消光分析图；图15、图16为太阳光束与星敏感器成30°时本专利技术的消光分析图；图17、图18为太阳光束与星敏感器成35°时本专利技术的消光分析图；图19、图20为太阳光束与星敏感器成40°时本专利技术的消光分析图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图1～8所示，为星敏感器遮光罩结构图，根据杂散光保护角即太阳保护角不小于20°，背景环境光保护角不小于16°，遮光罩的视场角不小于±8°，镜头入瞳不小于40mm的要求，设计六个减重挡光环置于罩壳7内，并由遮光罩入瞳处向出瞳处顺序排列成第一挡光环1、第二挡光环2、第三挡光环3、第四挡光环4、第五挡光环5、第六挡光环6。第一挡光环1、第二挡光环2、第三挡光环3、第四挡光环4、第五挡光环、第六挡光环6形状呈喇叭形；第一挡光环1、第六挡光环6分别置于罩壳7两端。第一挡光环1与第六挡光环6刃口连线与罩壳中心线(即光轴)所成的夹角为16°。根据空间减重要求，第一挡光环1、第二挡光环2、第三挡光环3、第四挡光环4、第五挡光环5、第六挡光环6均采用螺钉紧固于罩壳7上，六个挡光环在螺纹孔处加厚，其他位置减重处理。所述第四挡光环4、第五挡光环5以及第六挡光环6中间分别以旋转安装方式安装有对应的滤光片41、51、61，且口径依次减小，与对应挡光环通光口径相匹配，用于透可见光、滤近红外，滤光片41、51、61均为频谱调制滤光片，可过滤非成像光谱干扰，实现光谱滤波，极大的衰减其他谱段杂光干扰，有效的提高抗杂散光性能，本实施例中，一个滤光片滤波效率在10-4，因此需要三个滤光片叠加使用才能达到空间滤波作用。本实施例中，所述第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环中的滤光片平面度优于1/20λ，厚度≥2mm，折射率≤1.7，非工作谱段反射率优于99.9％，工作谱段透过率优于99.9％。第一挡光环1、第二挡光环2、第三挡光环3、第四挡光环4、第五挡光环5、第六挡光环6均采用黑色消光漆处理，用于吸收光束；罩壳7外表面根据空间环境需要采用黄色导电氧化处理，内表面砂面剂后电镀黑色消光漆，以增加光束与图层的接触面积。以下为本专利技术的星敏感器在不同太阳光入射时的消光比仿真图，涂层采用国内无机涂层黑镍。1)当太阳光束和遮光罩成18°角时，如图9所示，遮光罩入射端接收到的光通量；如图10所示，遮光罩末端(镜头入射面)接收到的光通量；此时，遮光罩的消光比为1.653E-07。2)当太阳光束和遮光罩成20°角时，如图11所示，遮光罩入射端接收到的光通量；如图12所示，遮光罩末端(镜头入射面)接收到的光通量；此时，遮光罩的消光比为1.112E-07。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间滤波的星敏感器遮光罩，保证星敏感器在大于20°太阳保护角后能输出有效姿态数据，其特征在于，包含：罩壳；第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环，由遮光罩入瞳处向出瞳处顺序排列并安装在罩壳内；所述第一挡光环和第六挡光环相对设置在罩壳两端，第一挡光环和第六挡光环的刃口连线与罩壳中心线成16°夹角；所述第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环中间分别以旋转安装方式安装有滤光片，用于透可见光、滤近红外。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间滤波的星敏感器遮光罩，保证星敏感器在大于20°太阳保护角后能输出有效姿态数据，其特征在于，包含：罩壳；第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环，由遮光罩入瞳处向出瞳处顺序排列并安装在罩壳内；所述第一挡光环和第六挡光环相对设置在罩壳两端，第一挡光环和第六挡光环的刃口连线与罩壳中心线成16°夹角；所述第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环中间分别以旋转安装方式安装有滤光片，用于透可见光、滤近红外。2.如权利要求1所述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其特征在于：所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环、第六挡光环的内表面均电镀黑色消光漆；罩壳外表面采用黄色导电氧化处理，内表面电镀黑色消光漆。3.如权利要求1所述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩，其特征在于：所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环以及第六挡光环的刃口都采用精密加工工艺，刃口厚度控制在0.01mm。4.如权利要求1所述的基于空间滤波的星敏感器遮光罩...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜伟峰，王燕清，孙少勇，史晓，杨宵，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31