太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台及试验方法技术

本发明专利技术具体涉及一种太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台及试验方法，试验平台包括太阳模拟器、隔热遮光装置、积分球、平行光管、多轴移动装置、空间光学相机、热成像仪摄像头、测试主控系统、红外热成像仪及温度采集设备和同轴度检测设备，本试验平台可在地面模拟实现对太阳光入射空间光学相机热致损伤的测试分析，建立起太阳光入射空间光学相机热致损伤与太阳光入射角度以及太阳光入射时间的关系，可在研制及在轨运行阶段为空间光学相机的总体布局设计、在轨飞行姿态、在轨任务模式及业务姿态的设定以及对太阳光入射的规避方案、在轨相机太阳光入射后损伤原因追溯提供一定的参考依据。的参考依据。的参考依据。

【技术实现步骤摘要】
太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台及试验方法


[0001]本专利技术涉及空间光学相机
，具体涉及太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台及试验方法。

技术介绍

[0002]随着空间遥感探测需求的日益增长，为有效获取观测目标信息，空间光学相机作为空间探测载荷的重要组成部分，在设计制造过程中所面临的性能、功能等技术指标及要求也越来越高。此外，空间光学相机还具有发射升空后难以维修维护的特点，使得空间光学相机的研制成本居高不下，所以如何提高空间光学相机在轨寿命及保证寿命期间可靠有效成为当前研究的重点。
[0003]在空间光学相机发射入轨初期、执行某些特殊任务或是姿态调整以及变轨过程中，容易出现相机光轴与太阳光夹角较小、太阳光入射相机内部的情况，导致空间光学相机局部温度急剧上升，部分组件出现热致功能丧失甚至不可逆损坏，严重影响空间光学相机的成像质量以及在轨使用寿命，极端情况下空间光学相机会彻底失去探测功能。为避免在轨发生太阳光入射热致损伤引发空间光学相机失效，研制过程中对相机进行地面等效热损伤测试极其重要。
[0004]目前，在空间光学相机的设计研制和试验测试过程中，针对空间光学相机在轨损伤、失效的研究较少，且相关研究多集中在发射过程及空间碎片引起的振动冲击对光机结构的损伤和空间辐射单粒子效应等高能粒子辐射损伤方面，鲜有研究太阳光入射空间光学相机热致损伤问题，更未建立起太阳光入射空间光学相机场景下相机的性能变化与相机光轴
‑
太阳矢量夹角以及太阳光入射时间的关系。而空间光学相机实际在轨工程应用中，难以完全避免太阳光入射，如何确定对日规避的边界条件，如何准确界定太阳光入射对空间光学相机性能的影响，并没有可供参考的标准或文献依据。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于解决对太阳光入射空间光学相机热致损伤问题研究较少的缺陷，从而提供一种太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台及试验方法。
[0006]太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台，包括太阳模拟器、隔热遮光装置、积分球、平行光管、多轴移动装置、空间光学相机、热成像仪摄像头、测试主控系统、红外热成像仪及温度采集设备和同轴度检测设备；
[0007]其中太阳模拟器、积分球、平行光管的轴线和空间光学相机的光轴处于同一平面，且该平面法向与Z轴平行，太阳模拟器的轴线与Y轴重合，平行光管的轴线与X轴重合，太阳模拟器的轴线与平行光管的轴线交点为原点，积分球的轴线与X轴成45
°
夹角，积分球的轴线与X轴的交点与原点相距700mm，空间光学相机放置在多轴移动装置上，所述热成像仪摄像头共两个，分别安装在隔热遮光装置和太阳模拟器上，所述隔热遮光装置设置在距离太
阳模拟器的出光口10mm处；
[0008]所述测试主控系统用于对整个试验平台的指令输出及设备控制，具备输入参数后控制其他设备及装置进行相应作业、监测空间光学相机试验状态并输出显示、自动判别试验是否终止等功能，测试主控系统同时具备通过空间光学相机的实时成像数据判断传感器是否出现明显性能受损的功能；
[0009]所述红外热成像仪及温度采集设备用于采集并记录相机镜面及关键机械部组件的温度场分布，对空间光学相机温度情况实时监测，并具备将温度反馈给测试主控系统的功能；
[0010]所述同轴度检测设备用于检测太阳模拟器的物理光轴与空间光学相机的光轴是否同心。
[0011]进一步，所述隔热遮光装置包括支架、隔热遮光板、直线电机和光照强度传感器，隔热遮光板、直线电机和光照强度传感器都设置在支架上，光照强度传感器设置在正对太阳模拟器的一侧，直线电机的输出端连接隔热遮光板，测试主控系统根据实验情况控制直线电机实现隔热遮光板对太阳模拟器输出辐射进行遮蔽或解除遮蔽。
[0012]进一步，所述多轴移动装置包括二维移动平台和升降转台，所述二维移动平台和升降转台配合连接。
[0013]进一步，所述热成像仪摄像头为180度摄像头。
[0014]进一步，所述空间光学相机为遥感卫星所用光学相机的初样件或具备光学成像功能的其他模拟件。
[0015]进一步，所述太阳模拟器出光口直径大于空间光学相机入光口直径，积分球出光口直径大于空间光学相机入光口直径。
[0016]进一步，所述太阳模拟器出光口直径为400mm，空间光学相机入光口直径为200mm，积分球出光口直径为400mm。
[0017]一种基于上述任一项所述的太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台的试验方法，括以下步骤：
[0018]S1：搭建试验平台，设置测试环境，运行测试主控系统，并通过主控系统发送指令测试其他设备及装置相应功能，无异常后方可进行后续试验；
[0019]S2:在空间光学相机的关键位置设置测温点，对各测温点实时进行温度采集；
[0020]S3:将空间光学相机通过三点支撑，并将其固定在多轴移动装置上；
[0021]S4:调节多轴移动装置使得空间光学相机的光轴与太阳模拟器的轴线近似重合；
[0022]S5:通过同轴度检测设备进一步精确标定空间光学相机的光轴与太阳模拟器的轴线，调节空间光学相机的底部三点支撑，使空间光学相机的光轴轴线和太阳模拟器的轴线重合，此时二者轴线夹角为0
°
位置，并将此时多轴移动装置的升降转台所处位置设为测试位置，标记为位置A；
[0023]S6:控制多轴移动装置沿Y轴移动，调节空间光学相机的入光口与太阳模拟器出光口的距离至适宜距离；
[0024]S7:根据空间光学相机的运行轨道，考虑试验场所对流环境条件的削减以及空间光学相机与太阳模拟器的相对距离，计算太阳模拟器需输出的太阳辐射强度，隔热遮光装置遮蔽太阳模拟器后，太阳模拟器开机运行，并通过隔热遮光装置上的光照强度传感器判
断输出辐射是否满足要求；
[0025]S8:运动多轴移动装置，使积分球的轴线与平行光管的轴线交点落在空间光学相机的焦平面上，并将此时多轴移动装置的升降转台所处位置设为初始位置，标记为位置B，转动升降转台，使空间光学相机的光轴先后分别与积分球的轴线、平行光管的轴线平行，分别通过积分球和平行光管测试记录试验前空间光学相机的光学传感器DN值和相机的传递函数；
[0026]S9:移动升降转台运动至位置A，转动升降转台使空间光学相机的光轴与太阳模拟器的轴线成16
°
夹角；
[0027]S10:根据空间光学相机的测试位置调整热成像仪摄像头的角度并保持实时追踪，对空间光学相机内部位置热成像，在试验过程中使空间光学相机镜筒内部和镜面在热成像范围内，获取温度场分布情况；
[0028]S11:关闭试验场所空调送风，使试验场所处于弱风环境，降低空气对流对试验的干扰，关闭所有室内光源，试验参试人员带上护目镜进行防护；
[0029]S12:确定各系统运行正常后，测试主控系统控制空间光学相机上电，并获取成像芯片结温内部状态，同时解除隔热遮光装置对太阳模拟器(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台，其特征在于，包括太阳模拟器(1)、隔热遮光装置(2)、积分球(3)、平行光管(4)、多轴移动装置(5)、空间光学相机(6)、热成像仪摄像头(7)、测试主控系统、红外热成像仪及温度采集设备和同轴度检测设备；其中太阳模拟器(1)、积分球(3)、平行光管(4)的轴线和空间光学相机(6)的光轴处于同一平面，且该平面法向与Z轴平行，太阳模拟器(1)的轴线与Y轴重合，平行光管(4)的轴线与X轴重合，太阳模拟器(1)的轴线与平行光管(4)的轴线交点为原点，积分球(3)的轴线与X轴成45
°
夹角，积分球(3)的轴线与X轴的交点与原点相距700mm，空间光学相机(6)放置在多轴移动装置(5)上，所述热成像仪摄像头(7)共两个，分别安装在隔热遮光装置(2)和太阳模拟器(1)上，所述隔热遮光装置(2)设置在距离太阳模拟器(1)的出光口10mm处；所述测试主控系统用于对整个试验平台的指令输出及设备控制，具备输入参数后控制其他设备及装置进行相应作业、监测空间光学相机试验状态并输出显示、自动判别试验是否终止等功能，测试主控系统同时具备通过空间光学相机的实时成像数据判断传感器是否出现明显性能受损的功能；所述红外热成像仪及温度采集设备用于采集并记录相机镜面及关键机械部组件的温度场分布，对空间光学相机温度情况实时监测，并具备将温度反馈给测试主控系统的功能；所述同轴度检测设备用于检测太阳模拟器的物理光轴与空间光学相机的光轴是否同心。2.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述隔热遮光装置(2)包括支架、隔热遮光板、直线电机和光照强度传感器，隔热遮光板、直线电机和光照强度传感器都设置在支架上，光照强度传感器设置在正对太阳模拟器(1)的一侧，直线电机的输出端连接隔热遮光板，测试主控系统根据实验情况控制直线电机实现隔热遮光板对太阳模拟器(1)输出辐射进行遮蔽或解除遮蔽。3.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述多轴移动装置(5)包括二维移动平台和升降转台，所述二维移动平台和升降转台配合连接。4.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述热成像仪摄像头(7)为180度摄像头。5.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述空间光学相机(6)为遥感卫星所用光学相机的初样件或具备光学成像功能的其他模拟件。6.根据权利要求1所述的试验平台，其特征在于，所述太阳模拟器(1)出光口直径大于空间光学相机(6)入光口直径，积分球(3)出光口直径大于空间光学相机(6)入光口直径。7.根据权利要求6所述的试验平台，其特征在于，所述太阳模拟器(1)出光口直径为400mm，空间光学相机(6)入光口直径为200mm，积分球(3)出光口直径为400mm。8.一种基于权利要求1
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7任一项所述的太阳光入射空间光学相机热致损伤试验平台的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：搭建试验平台，设置测试环境，运行测试主控系统，并通过主控系统发送指令测试其他设备及装置相应功能，无异常后方可进行后续试验；S2:在空间光学相机(6)的关键位置设置测温点，对各测温点实时进行温度采集；S3:将空间光学相机(6)通过三点支撑，并将其固定在多轴移动装置(5)上；S4:调节多轴移动装置(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔林，李必胜，孙强强，包丽蒙，柏添，
申请(专利权)人：长光卫星技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：