一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，包括隔热垫、舱外控温回路、前辐板、第一隔热组件、第二隔热组件、温度传感器、探测器、隔热垫片、探测器安装座、舱内控温回路、导热铜块和导热铜带；隔热垫、舱外控温回路、前辐板依次相连，第一隔热组件安装在光学镜头上，温度传感器由第二隔热组件包覆在光具座上，前放组件上设有探测器安装座和隔热垫片，探测器、舱内控温回路、导热铜块、导热铜带依次相连；本发明专利技术通过综合考虑光、机、电、热及空间轨道环境条件，对不同组件分别采用不同的控温措施，适应了不同的热环境，有效确保各组件正常工作，实现了装置整体控温优化，解决了传统卫星平台温度均匀性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，属于导航控制

技术介绍
X射线脉冲星导航敏感器是一种新型导航敏感器，焦距长达1200mm，光学镜头裸露于太空，必须在严酷的空间环境下具有可靠的光学性能，光具座和前放组件位于卫星舱内，前放组件的探测器必须在复杂的舱内热环境下正常工作。X射线脉冲星导航敏感器的视场仅为15arcmin，焦距为1200mm，光学镜头光轴倾斜1arcmin对应的探测器件处光斑的径向位移误差为0.34mm，探测器件敏感面半径为2.53mm，通过光学仿真可知，当X射线以边缘视场进入光学镜头时，光斑的质心位置到探测器中心的距离为2.43mm。光学镜头的镜片和支撑结构的变形不得引起大于0.5arcmin的光轴倾斜误差。通过热分析可知，20±0.5℃的温度范围可以满足要求。X射线脉冲星导航敏感器通过支架与卫星的内壁连接，与外界的热交换主要通过辐射及传导进行。内部热源主要是位于后端的SDD探测器及其前置放大电路，内热源连续工作，热功耗较大，而且SDD探测器的热本底噪声水平与温度直接相关，较高的温度会降低信噪比，噪声甚至会淹没信号，使SDD探测器无法正常工作。为了减小敏感器所处复杂空间环境带来的影响，保证光学镜头、光具座和前放组件等在各自温度指标范围内正常工作，必须分别对其开展控温设计，同时采取多种控温措施。与卫星平台相比，X射线脉冲星导航敏感器在控温技术方面存在显著差异，需要更高的精度和稳定度。尤其是光学镜头，对温度和温度均匀性极其敏感，往往需要≤1℃的温度变化区间和≤0.01℃/mm的温度梯度。常规的卫星平台温度均匀性较差，控温指标较低，无法满足要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，通过综合考虑光、机、电、热及空间轨道环境条件，对不同组件分别采用不同的控温措施，适应了不同的热环境，有效确保各组件正常工作，实现了装置整体控温优化，解决了传统卫星平台温度均匀性较差的问题；通过采取隔热、热控涂层、热传导、散热面等被动控温措施以及电加热器、半导体制冷器等主动控温措施，结合光学镜头和前放组件热组合的设计方案，提升了装置整体的热稳定性，弥补了传统卫星平台控温指标较低的缺陷；通过对控温元件进行精确设置，增强了X射线脉冲星导航敏感器的可靠性，降低了热本底噪声，提高了导航精度，克服了传统X射线脉冲星导航敏感器易受干扰的难题。本专利技术的技术解决方案是：一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，包括光学镜头控温组件、光具座控温组件和前放控温组件；X射线脉冲星导航敏感器包括光学镜头、光具座和前放组件；光学镜头安装在卫星舱外，光具座和前放组件均安装在卫星舱内；所述光学镜头控温组件包括隔热垫、舱外控温回路、前辐板和第一隔热组件；隔热垫安装在光学镜头和光具座之间，舱外控温回路用于控制光学镜头的温度梯度，隔热垫与舱外控温回路一端相连，舱外控温回路另一端与前辐板相连，前辐板和第一隔热组件分别安装在光学镜头的端面和侧面上；所述光具座控温组件包括第二隔热组件和温度传感器；温度传感器粘贴在光具座的外表面上，第二隔热组件通过尼龙搭扣包覆在光具座和温度传感器的外表面上；所述前放控温组件包括探测器、隔热垫片、探测器安装座、舱内控温回路、导热铜块和导热铜带；前放组件上设有用于安装探测器的探测器安装座，隔热垫片通过隔热螺套和钛合金螺钉固定连接在探测器安装座底部，舱内控温回路用于控制探测器安装座的温度，探测器与舱内控温回路一端相连，舱内控温回路另一端与导热铜块相连，导热铜块还与用于连接卫星散热面的导热铜带相连。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述舱外控温回路包括电加热器和第一测温电阻；电加热器安装在光学镜头的侧面上，第一测温电阻的数量为四个，其中两个第一测温电阻分别安装在光学镜头侧面的前端和后端，位于光学镜头前端的第一测温电阻与前辐板连接，位于光学镜头后端的第一测温电阻与隔热垫连接，另外两个第一测温电阻均安装在光学镜头的端面上，并与前辐板连接。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述舱内控温回路包括第二测温电阻和半导体制冷器；第二测温电阻与探测器连接，半导体制冷器的冷端和热端分别与探测器安装座和导热铜块贴合。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述隔热垫、隔热垫片和隔热螺套均采用聚酰亚胺材料，隔热垫、隔热垫片和隔热螺套的热传导系数均为0.34W/(m·K)。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述第一隔热组件包括第一反射屏和第一间隔物，第一反射屏采用聚酰亚胺薄膜，第一间隔物采用玻璃纤维网状织物。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述第二隔热组件包括第二反射屏和第二间隔物，第二反射屏采用真空镀铝聚酯薄膜，第二间隔物采用合成纤维。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述光学镜头的应用温度范围是19.5℃～20.5℃，所述光学镜头的应用温度梯度≤0.01℃/mm。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述电加热器为125型聚酰亚胺薄膜型电加热器，电加热器包括一个主回路和两个备份回路，每个回路的功率范围是4～5W。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述前辐板上涂覆有热控涂层，前辐板采用热膨胀系数为1.5×10-6的铟钢材料，用于与光学镜头热匹配，前辐板的前端面镀金，前辐板的发射系数εH范围是0.03～0.04，前辐板的吸收发射比αs/εH≥9.0。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述探测器安装座、导热铜块和导热铜带均采用紫铜材料，探测器安装座、导热铜块和导热铜带的热传导系数均为398W/(m·K)，导热铜带共30层，每层厚度均为0.1mm。在上述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置中，所述探测器的工作温度低于-50℃。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1、本专利技术通过综合考虑光、机、电、热及空间轨道环境条件，对不同组件分别采用不同的控温措施，适应了不同的热环境，有效确保各组件正常工作，实现了装置整体控温优化，解决了传统卫星平台温度均匀性较差的问题。2、本专利技术通过采取隔热、热控涂层、热传导、散热面等被动控温措施以及电加热器、半导体制冷器等主动控温措施，结合光学镜头和前放组件热组合的设计方案，提升了装置整体的热稳定性，弥补了传统卫星平台控温指标较低的缺陷。3、本专利技术通过对控温元件进行精确设置，增强了X射线脉冲星导航敏感器的可靠性，降低了热本底噪声，提高了导航精度，克服了传统X射线脉冲星导航敏感器易受干扰的难题。4、本专利技术的隔热垫、第一测温电阻、第二测温电阻、隔热垫片、隔热螺套、钛合金螺钉、导热铜块、导热铜带和温度传感器均便于维修和更换，大幅降低了生产成本。5、本专利技术整体结构紧凑，适用于多种工作环境，在复杂工况下依然能够正常使用，可操作性强。6、本专利技术采用的控温元件质量小、结构紧凑、功率小、效率高，具有良好的工艺性，能够保证敏感器长时间稳定工作。7、本专利技术对光学镜头所采取的控温措施，可以减小温度引起的热变形，确保热变形不会导致光学参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，其特征在于：包括光学镜头控温组件、光具座控温组件和前放控温组件；X射线脉冲星导航敏感器包括光学镜头(1)、光具座(2)和前放组件(3)；光学镜头(1)安装在卫星舱外，光具座(2)和前放组件(3)均安装在卫星舱内；所述光学镜头控温组件包括隔热垫(4)、舱外控温回路、前辐板(6)和第一隔热组件(16)；隔热垫(4)安装在光学镜头(1)和光具座(2)之间，舱外控温回路用于控制光学镜头(1)的温度梯度，隔热垫(4)与舱外控温回路一端相连，舱外控温回路另一端与前辐板(6)相连，前辐板(6)和第一隔热组件(16)分别安装在光学镜头(1)的端面和侧面上；所述光具座控温组件包括第二隔热组件(17)和温度传感器(19)；温度传感器(19)粘贴在光具座(2)的外表面上，第二隔热组件(17)通过尼龙搭扣包覆在光具座(2)和温度传感器(19)的外表面上；所述前放控温组件包括探测器(8)、隔热垫片(10)、探测器安装座(13)、舱内控温回路、导热铜块(15)和导热铜带(18)；前放组件(3)上设有用于安装探测器(8)的探测器安装座(13)，隔热垫片(10)通过隔热螺套(11)和钛合金螺钉(12)固定连接在探测器安装座(13)底部，舱内控温回路用于控制探测器安装座(13)的温度，探测器(8)与舱内控温回路一端相连，舱内控温回路另一端与导热铜块(15)相连，导热铜块(15)还与用于连接卫星散热面的导热铜带(18)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，其特征在于：包括光学镜头控温组件、光具座控温组件和前放控温组件；X射线脉冲星导航敏感器包括光学镜头(1)、光具座(2)和前放组件(3)；光学镜头(1)安装在卫星舱外，光具座(2)和前放组件(3)均安装在卫星舱内；所述光学镜头控温组件包括隔热垫(4)、舱外控温回路、前辐板(6)和第一隔热组件(16)；隔热垫(4)安装在光学镜头(1)和光具座(2)之间，舱外控温回路用于控制光学镜头(1)的温度梯度，隔热垫(4)与舱外控温回路一端相连，舱外控温回路另一端与前辐板(6)相连，前辐板(6)和第一隔热组件(16)分别安装在光学镜头(1)的端面和侧面上；所述光具座控温组件包括第二隔热组件(17)和温度传感器(19)；温度传感器(19)粘贴在光具座(2)的外表面上，第二隔热组件(17)通过尼龙搭扣包覆在光具座(2)和温度传感器(19)的外表面上；所述前放控温组件包括探测器(8)、隔热垫片(10)、探测器安装座(13)、舱内控温回路、导热铜块(15)和导热铜带(18)；前放组件(3)上设有用于安装探测器(8)的探测器安装座(13)，隔热垫片(10)通过隔热螺套(11)和钛合金螺钉(12)固定连接在探测器安装座(13)底部，舱内控温回路用于控制探测器安装座(13)的温度，探测器(8)与舱内控温回路一端相连，舱内控温回路另一端与导热铜块(15)相连，导热铜块(15)还与用于连接卫星散热面的导热铜带(18)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，其特征在于：所述舱外控温回路包括电加热器(5)和第一测温电阻(7)；电加热器(5)安装在光学镜头(1)的侧面上，第一测温电阻(7)的数量为四个，其中两个第一测温电阻(7)分别安装在光学镜头(1)侧面的前端和后端，位于光学镜头(1)前端的第一测温电阻(7)与前辐板(6)连接，位于光学镜头(1)后端的第一测温电阻(7)与隔热垫(4)连接，另外两个第一测温电阻(7)均安装在光学镜头(1)的端面上，并与前辐板(6)连接。3.根据权利要求1所述的一种用于X射线脉冲星导航敏感器的精密控温装置，其特征在于：所述舱内...

【专利技术属性】
技术研发人员：左富昌，梅志武，邓楼楼，吕政欣，石永强，李连升，周昊，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11