【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间光学成像系统地面模拟测试的，特别涉及一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器。
技术介绍
1、太阳/月亮模拟器是一种重要空间环境模拟设备，可以在实验室内模拟不同测试条件下太阳/月亮光辐射的总辐照度、辐射稳定性、辐照均匀性、光谱辐照分布等物理特性，以及准直角和大尺寸的光束直径等几何特性，为系统级综合辐照试验舱提供太阳/月亮光辐射源以满足以科学试验、仪器标定与性能测试的特殊需求。太阳/月亮模拟器是模拟地球外层空间太阳/月亮光辐射的一种装置，实现高强度准直太阳/月亮光模拟，可以用于航天器部组件的辐照效应试验和热平衡试验，并用于考核材料、器件及部组件在轨运行可靠性。
2、随着空间科学技术的飞速发展，高性能空间光学遥感器在气象、环境、资源勘探及宇宙探索等领域发挥着越来越重要的作用，其观测任务的日趋多样化，系统结构的设计越来越复杂，当光学遥感器在轨道运行期间，经常处于强烈太阳辐射与冷黑空间的交替变化的太空环境中，而且飞行中的姿态及所在轨道位置处于不断的变化，使得遥感器周期性地受到较大差异的空间光辐射照射，致使遥感器的光机结构在不同时刻或不同位置呈现出非常的复杂热状态，同时，在空间光学遥感器对暗弱目标探测及定量化遥感应用中，来自太阳光直射、地球阳光反照和地球红外辐射等杂散福射在特定的时刻也可能会入射到光学系统中，这些不利的空间环境因素不但会影响遥感器的定量化探测的精度，使光学遥感器成像质量下降，甚至可能造成遥感器损坏而无法工作，对于空间光学仪器的研发与应用带来巨大的潜在风险。因此，为了保证遥感卫星发射后的可靠性，在遥感卫星
3、由于受到单一光源发光性能的限制，市面上大部分太阳模拟装置只能在可见光和近红外波段附近模拟太阳辐射，满足不了工作长波红外区域的空间设备的试验与定标。在此之前虽然已有一些双光源设计方案，但其光谱范围只有0.25～2.4μm未扩展到中远红外波段。
技术实现思路
1、针对上述要求，本专利技术提出研制一种双光源形式太阳/月亮模拟器，实现了在0.4～0.7μm、3～5μm、8～12μm光谱范围上太阳光的模拟，提高了光谱真实性，为解决中远红外设备抗辐射能力以及抗杂散光干扰能力的测试中的问题提供帮助。
2、为了实现上述专利技术目的，提供一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，可提高模拟测试的真实性。
3、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
4、一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器；
5、所述模拟器由可见光光源组件1、红外光源组件2、光谱修正组件3、衰减组件4、合束组件5、挡光板机构6、准直系统7、宽波段窗口8、角度模拟装置9、光强测量控制系统10、低冷真空舱11等组成，以上系统为被测系统12提供宽波段模拟太阳/月亮辐射；
6、进一步的，可见光光源组件1的可变光阑16和红外光源组件2的辐射出口均位于准直系统7的焦平面上，通过准直系统7将复合光准直后形成一定准直角的准直光；
7、进一步的，可见光光源组件1和红外光源组件2通过合束组件5将二者耦合至同一光路之中；
8、进一步的，由准直系统7形成的宽波段模拟太阳/月亮辐射通过位于低冷真空舱11舱壁上的宽波段窗口8入射至舱内角度模拟装置9上；
9、进一步的，角度模拟装置9对宽波段模拟太阳/月亮辐射进行角度调整，以不同角度入射至被测系统12入瞳，从而达到对被测系统12抗干扰能力的评估；
10、所述可见光光源组件1由短弧氙灯13、椭球反射镜14、匀光器15和可变光阑16、短弧氙灯控制电源17组成，短弧氙灯控制电源17用于短弧氙灯13的供电及调整，短弧氙灯13位于椭球反射镜14的焦点之上，成像于位于椭球镜另外一个焦点处的匀光器15附近，匀光器15采用双排复眼设计，可以对氙弧成像进行分割匀化；
11、进一步的，椭球反射镜14的出射数值孔径、匀光器15的数值孔径以及准直系统7的数值孔径，三者需要进行匹配设计；
12、进一步的，可变光阑16位于匀光器15之后，与准直系统7的焦距参数，二者用于满足太阳/月亮模拟器的准直角和光强调节的要求；
13、进一步的，短弧氙灯控制电源17的电流随时间的稳定性要好，以满足模拟光强时间稳定性要求；
14、所述红外光源组件2由高温腔式黑体18和黑体控制器19组成，黑体控制器19为高温腔式黑体18提供供电，并且可以实现高温腔式黑体18温度的调节；
15、进一步的，高温腔式黑体18的出口大小与准直系统7的焦距参数，二者用于满足太阳/月亮模拟器的准直角的要求；
16、所述宽波段窗口8位于低冷真空舱11舱壁之上，用于将舱外的复合光引入至舱内，窗口玻璃材料应镀宽带增透膜，对可见光400nm～800nm，中波红外3μm～5μm，长波红外8μm～12μm有较强透过率。宽波段窗口8两侧存在压力和温度梯度，需要宽波段窗口8设计具备较小的温度和压力变形，保证较小的波像差；
17、所述角度模拟装置9由平面反射镜20、俯仰角控制机构21、水平角控制机构22、一维平移机构23等组成。俯仰角控制机构21、水平角控制机构22用于控制平面反射镜20进行水平角和俯仰角角度调整，俯仰角度调整主要调整模拟光束和被测系统的光轴处于同一水平面上，水平角度调整主要是调整模拟光束以不同角度入射至被测系统12。平面反射镜20、俯仰角控制机构21、水平角控制机构22均位于一维平移机构23之上，由一维平移机构23带动作沿低冷真空舱11径向直线运动，用于对角度模拟装置9沿径向切进和切出光路；
18、所述光强测量控制系统10位于平面反射镜20和被测系统12之间，用于测量入射至被测系统12的太阳/月亮模拟光强强度，包括可见光光谱辐射强度和红外中波和长波辐射强度，并反馈给短弧氙灯控制电源17和黑体控制器19，用于对光强的进一步控制和调节；
19、所述低冷真空舱11用于为被测系统12提供与空间环境相仿的工作环境温度和真空度等，另外也为宽波段窗口8、角度模拟装置9、光强测量控制系统10的安装空间；
20、所述合束组件5用于可见光光源组件1和红外光源组件2的光源耦合，一般遵循透长反短的原则，即红外光透射可见光反射；
21、所述光谱修正组件3包括可见光光谱修正片28和红外光谱修正片29。可见光光谱修正片28主要修正由于短弧氙灯13、椭球反射镜14、匀光器15、合束组件5、宽波段窗口8带来的与太阳/月亮光光谱成分比例的不一致性。红外光谱修正片29主要消除高温腔式黑体18带来的可见光辐射；
22、所述衰减组件4由可见光衰减器24、可见光衰减器切换器25、红外衰减器26和红外衰减器切换器27组成，分别对可见光部分和红外部分进行衰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于：所述太阳/月亮模拟器由可见光光源组件(1)、红外光源组件(2)、光谱修正组件(3)、衰减组件(4)、合束组件(5)、挡光板机构(6)、准直系统(7)、宽波段窗口(8)、角度模拟装置(9)、光强测量控制系统(10)、低冷真空舱(11)组成，为被测系统(12)提供宽波段模拟太阳/月亮辐射，波段范围覆盖可见光400nm～800nm，中波红外3μm～5μm，长波红外8μm～12μm；
2.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述宽波段窗口(8)位于低冷真空舱(11)舱壁之上，用于将舱外的复合光引入至舱内，角度模拟装置(9)、光强测量控制系统(10)和被测系统(12)均位于低冷真空舱(11)内。
3.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述可见光光源组件(1)由短弧氙灯(13)、椭球反射镜(14)、匀光器(15)和可变光阑(16)、短弧氙灯控制电源(17)组成，短弧氙灯控制电源(17)用于短弧氙灯(13)的供电及调整，短弧氙灯(13)位于椭球反射镜(14)的焦点之
4.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述红外光源组件(2)由高温腔式黑体(18)和黑体控制器(19)组成。
5.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述角度模拟装置(9)由平面反射镜(20)、俯仰角控制机构(21)、水平角控制机构(22)、一维平移机构(23)组成，俯仰角控制机构(21)、水平角控制机构(22)用于控制平面反射镜(20)进行水平角和俯仰角角度调整，平面反射镜(20)、俯仰角控制机构(21)、水平角控制机构(22)均位于一维平移机构(23)之上，由一维平移机构(23)带动作沿低冷真空舱(11)径向直线运动。
6.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述光强测量控制系统(10)位于平面反射镜(20)和被测系统(12)之间，用于测量入射至被测系统(12)的太阳/月亮模拟光强强度。
7.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述衰减组件(4)由可见光衰减器(24)、可见光衰减器切换器(25)、红外衰减器(26)和红外衰减器切换器(27)组成，分别对可见光部分和红外部分进行衰减。
8.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述光谱修正组件(3)由可见光光谱修正片(28)和红外光谱修正片(29)组成。
9.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述挡光板机构(6)由挡光板(30)和挡光板切换器(31)组成，位于合束组件(5)后准直系统(7)前，用于对模拟太阳/月亮辐射的开关。
10.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述低冷真空舱(11)用于为被测系统(12)提供与空间环境相仿的工作环境，包括温度和真空度，另外也为宽波段窗口(8)、角度模拟装置(9)、光强测量控制系统(10)的安装空间。
11.根据权利要求3所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，由准直系统(7)形成的宽波段模拟太阳/月亮辐射通过位于低冷真空舱(11)舱壁上的宽波段窗口(8)入射至舱内角度模拟装置(9)上；可见光光源组件(1)的可变光阑(16)和红外光源组件(2)的辐射出口均位于准直系统(7)的焦平面上，通过准直系统(7)将复合光准直后形成一定准直角的准直光。
...【技术特征摘要】
1.一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于：所述太阳/月亮模拟器由可见光光源组件(1)、红外光源组件(2)、光谱修正组件(3)、衰减组件(4)、合束组件(5)、挡光板机构(6)、准直系统(7)、宽波段窗口(8)、角度模拟装置(9)、光强测量控制系统(10)、低冷真空舱(11)组成，为被测系统(12)提供宽波段模拟太阳/月亮辐射，波段范围覆盖可见光400nm～800nm，中波红外3μm～5μm，长波红外8μm～12μm；
2.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述宽波段窗口(8)位于低冷真空舱(11)舱壁之上，用于将舱外的复合光引入至舱内，角度模拟装置(9)、光强测量控制系统(10)和被测系统(12)均位于低冷真空舱(11)内。
3.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述可见光光源组件(1)由短弧氙灯(13)、椭球反射镜(14)、匀光器(15)和可变光阑(16)、短弧氙灯控制电源(17)组成，短弧氙灯控制电源(17)用于短弧氙灯(13)的供电及调整，短弧氙灯(13)位于椭球反射镜(14)的焦点之上，成像于位于椭球镜另外一个焦点处的匀光器(15)附近，可变光阑(16)位于匀光器(15)之后。
4.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述红外光源组件(2)由高温腔式黑体(18)和黑体控制器(19)组成。
5.根据权利要求1所述的一种空间宽光谱太阳/月亮模拟器，其特征在于，所述角度模拟装置(9)由平面反射镜(20)、俯仰角控制机构(21)、水平角控制机构(22)、一维平移机构(23)组成，俯仰角控制机构(21)、水平角控制机构(22)用于控制平面反射镜(20)进行水平角和俯仰角角度调整，平面反射镜(20)、俯仰角控制机构(...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡明鹏，任佳慧，翟嘉，李东阳，张灿，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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