本发明专利技术涉及空间惯性传感器电荷管理技术领域，尤其涉及一种带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，包括紫外光源模块、电源管理模块和温度管理模块；其中，电源管理模块为紫外光源模块供电，温度管理模块中采用热敏电阻实时采集紫外光源模块的温度，并采用TEC贴片与外部上位机配合实时调节紫外光源模块的温度；紫外光源模块中通过比对实时照射在环形光敏电阻阵列上的光功率大小，推导出紫外光源模块的光功率大小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间惯性传感器电荷管理，尤其涉及一种带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统。
技术介绍
1、电荷管理技术是空间引力波探测任务中极为重要的一环。空间引力波探测的基本原理为利用激光干涉仪检测两颗相距甚远的卫星中测试质量的相对位置变化，从而探测引力波。而太空中广泛存在的高能粒子将会轰击航天器，通过直接或者间接的充电效应积累在测试质量表面。这会引起测试质量与周边框架结构产生额外耦合，影响引力波探测精度。而电荷管理技术中对残余电荷起主要管理作用的就是uv led紫外光源系统。光源系统发挥着将控制电路、uv led紫外光源、光纤、透镜耦合到一起的作用。目前的紫外光源系统设计方案主要考虑了如何将紫外光源、光纤、透镜进行耦合，以及各个关键结构的选型。而忽略了如何通过结构设计解决紫外光源发热引起耦合效率下降，如何直接测量紫外光源光功率等问题。因此，为提高系统耦合效率，需要对紫外光源系统进行优化设计。
2、现有技术仍然存在以下问题：
3、1)仅通过测量紫外灯的电流电压等数据估算uv led灯的光功率，而不能通过直接测量光功率检测紫外灯输出功率大小；
4、2)仅使用半导体制冷片直接降温uv led灯，无法检测紫外灯壳温并对其施加热控制，未能综合考虑uv led的光电热特性；
5、3)现有的紫外光源系统多数为针对大功率uv led灯进行设计，输出的光功率在几十瓦到上百瓦范围内，而不能在纳瓦量级内保证uv led的输出稳定性。
技术实现思路
>1、本专利技术为解决上述问题，提供一种带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，在将紫外透镜、uv led灯耦合的同时，引入用于检测uv led灯壳温的测温探头，以及调节uv led灯温度的半导体制冷片(tec)，使uv led灯的输出光功率在微瓦甚至纳瓦量级内保持稳定。此外，还在uv led灯前侧加入了能够接收发散出的紫外光的光敏电阻阵列，利用近似无损的紫外光光功率检测方法在uv led工作过程中直接检测光功率，能够保证大部分紫外光都被用于进行电荷管理。2、本专利技术提供的带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，包括紫外光源模块、电源管理模块和温度管理模块；其中，电源管理模块为紫外光源模块供电，温度管理模块实时采集紫外光源模块的温度，并与外部上位机配合实时调节紫外光源模块的温度；紫外光源模块中通过采集散射在紫外光源模块的外部的光功率，推导出紫外光源模块的光功率大小。
3、进一步的，紫外光源模块包括紫外透镜、透镜耦合结构、环形光敏电阻矩阵、uvled灯和uv led灯耦合结构；其中：透镜耦合结构设有内螺纹，与紫外透镜的末端设置的外螺纹配合，将紫外透镜安装在透镜耦合结构的首端；uv led灯固定在uv led灯耦合结构的内部，且uv led灯耦合结构与透镜耦合结构通过螺栓固定连接，使uv led灯的出光口位于透镜耦合结构的末端，进而使紫外透镜与内螺纹配合调节紫外透镜与uv led灯的距离；环形光敏电阻矩阵固定在uv led灯耦合结构与透镜耦合结构的连接处，用于采集uv led灯发出的紫外光；环形光敏电阻矩阵的输出引线通过开设在透镜耦合结构的通孔伸出。
4、进一步的，电源管理模块包括sma电源接口和sma耦合结构；其中，sma电源接口安装于sma耦合结构的内部；sma耦合结构的两端分别设有输入开口和输出开口，输出开口通过螺栓与uv led灯耦合结构的末端相连，使sma电源接口与uv led灯的引脚相连，输入开口用于使外部的sma电源向sma电源接口供电，进而使sma电源向uv led灯供电。
5、进一步的，温度管理模块包括热敏电阻和tec贴片；其中，热敏电阻通过开设在sma耦合结构的通孔伸入输出开口，使热敏电阻与外部数模转换器的配合，实时采集紫外光源系统的内部温度；tec贴片位于sma耦合结构和uv led灯耦合结构开设的凹槽中，受上位机控制对紫外光源系统进行制冷工作。
6、进一步的，tec贴片的底部涂有导热硅脂，用于加强uv led灯和tec贴片之间的换热能力。
7、进一步的，sma耦合结构上留有不少于两个的备用通孔，用于将外部传感器伸入紫外光源系统中。
8、与现有技术相比，本专利技术能够取得如下有益效果：
9、1)测温探头和tec配合实时检测并控制紫外灯壳温，通过结合uv led灯的光电热控制模型以及自适应控制方法输出稳定在纳瓦级别的光功率；
10、2)在不损失照射到透镜的光功率的要求下，通过比对实时照射在环形光敏电阻阵列上的光功率大小，测量uv led灯的光功率；
11、3)耦合系统可以完成光学元件之间的耦合，并根据uv led灯的特性调节紫外透镜位置提高耦合效率。
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【技术保护点】
1.一种带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，包括紫外光源模块、电源管理模块和温度管理模块；其中，所述电源管理模块为所述紫外光源模块供电，所述温度管理模块实时采集所述紫外光源模块的温度，并与外部上位机配合实时调节所述紫外光源模块的温度；所述紫外光源模块中通过采集散射在所述紫外光源模块的外部的光功率，得到出所述紫外光源模块的光功率大小。
2.根据权利要求1所述的带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，所述紫外光源模块包括紫外透镜、透镜耦合结构、环形光敏电阻矩阵、UV LED灯和UVLED灯耦合结构；其中：所述透镜耦合结构设有内螺纹，与所述紫外透镜的末端设置的外螺纹配合，将所述紫外透镜安装在所述透镜耦合结构的首端；所述UV LED灯固定在所述UVLED灯耦合结构的内部，且所述UV LED灯耦合结构与所述透镜耦合结构通过螺栓固定连接，使所述UV LED灯的出光口位于所述透镜耦合结构的末端，进而使所述紫外透镜与所述内螺纹配合调节所述紫外透镜与所述UV LED灯的距离；所述环形光敏电阻矩阵固定在所述UVLED灯耦合结构与所述透镜耦合结构的连接处，用于采集所述UV LED灯发出的紫外光；所述环形光敏电阻矩阵的输出引线通过开设在所述透镜耦合结构的通孔伸出。
3.根据权利要求2所述的带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，所述电源管理模块包括SMA电源接口和SMA耦合结构；其中，所述SMA电源接口安装于所述SMA耦合结构的内部；所述SMA耦合结构的两端分别设有输入开口和输出开口，所述输出开口通过螺栓与所述UV LED灯耦合结构的末端相连，使所述SMA电源接口与所述UV LED灯的引脚相连，所述输入开口用于使外部的SMA电源向所述SMA电源接口供电，进而使所述SMA电源向所述UV LED灯供电。
4.根据权利要求3所述的带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，所述温度管理模块包括热敏电阻和TEC贴片；其中，所述热敏电阻通过开设在所述SMA耦合结构的通孔伸入所述输出开口，使所述热敏电阻与外部数模转换器的配合，实时采集所述紫外光源系统的内部温度；所述TEC贴片位于所述SMA耦合结构和所述UV LED灯耦合结构开设的凹槽中，受所述上位机控制对所述紫外光源系统进行制冷工作。
5.根据权利要求4所述的带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，所述TEC贴片的底部涂有导热硅脂，用于加强所述UV LED灯和所述TEC贴片之间的换热能力。
6.根据权利要求3所述的带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，所述SMA耦合结构上留有不少于两个的备用通孔，用于将外部传感器伸入所述紫外光源系统中。
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【技术特征摘要】
1.一种带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，包括紫外光源模块、电源管理模块和温度管理模块；其中，所述电源管理模块为所述紫外光源模块供电，所述温度管理模块实时采集所述紫外光源模块的温度，并与外部上位机配合实时调节所述紫外光源模块的温度；所述紫外光源模块中通过采集散射在所述紫外光源模块的外部的光功率，得到出所述紫外光源模块的光功率大小。
2.根据权利要求1所述的带有热控制、无损光功率探测功能的紫外光源系统，其特征在于，所述紫外光源模块包括紫外透镜、透镜耦合结构、环形光敏电阻矩阵、uv led灯和uvled灯耦合结构；其中：所述透镜耦合结构设有内螺纹，与所述紫外透镜的末端设置的外螺纹配合，将所述紫外透镜安装在所述透镜耦合结构的首端；所述uv led灯固定在所述uvled灯耦合结构的内部，且所述uv led灯耦合结构与所述透镜耦合结构通过螺栓固定连接，使所述uv led灯的出光口位于所述透镜耦合结构的末端，进而使所述紫外透镜与所述内螺纹配合调节所述紫外透镜与所述uv led灯的距离；所述环形光敏电阻矩阵固定在所述uvled灯耦合结构与所述透镜耦合结构的连接处，用于采集所述uv led灯发出的紫外光；所述环形光敏电阻矩阵的输出引线通过开设在所述透镜耦合结构的通孔伸出。
3.根据权利要求2所述的带有热控制、无损光功率探测功能的紫...
【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，赵子涵，王智，刘磊，李华东，王上，李祺，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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