[發(fā)明專利]一種空間環(huán)境下太陽(yáng)能模擬器輻射均勻性檢測(cè)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810923250.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109060125A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王根源;張麗新;姜健;彭光東;劉瑞芳;李鈺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星裝備研究所
• 主分類號(hào): G01J1/42
• 分類號(hào): G01J1/42;G01M11/02
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 圣冬冬

本發(fā)明公開(kāi)了一種空間環(huán)境下太陽(yáng)能模擬器輻射均勻性檢測(cè)裝置，包括太陽(yáng)能模擬器(5)，太陽(yáng)能模擬器(5)安裝在真空罐(1)中，太陽(yáng)能模擬器(5)照射方向上設(shè)置二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)，二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)的滑塊上安裝硅光電池(4)，硅光電池(4)和二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)分別連接控制器(8)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明僅需一塊硅光電池即可測(cè)量太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性，消除了溫差等因素引起不同硅光電池測(cè)量結(jié)果不同，從而造成的輻照均勻性測(cè)量不準(zhǔn)確；采用控溫模塊，消除了真空低溫環(huán)境對(duì)于硅光電池和電機(jī)的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)模擬器輻照均勻性檢測(cè)裝置，尤其是涉及一種在真空低溫下使用的在線監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)

在進(jìn)行航天器真空熱試驗(yàn)時(shí)，過(guò)去經(jīng)常采用加熱片、加熱棒、加熱籠等手段進(jìn)行外熱流模擬，而太陽(yáng)模擬器為外熱流模擬提供了新的方法。太陽(yáng)模擬器在均勻性、準(zhǔn)直性和同太陽(yáng)光譜的貼近程度上都有著其他外熱流模擬手段無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì)。

隨著對(duì)新型號(hào)航天器外熱流模擬精度的要求日益提高，對(duì)于太陽(yáng)模擬器輻照不均勻性的要求也就越來(lái)越高，目前多要求優(yōu)于±5％。因此為了保證真空熱試驗(yàn)外熱流模擬的準(zhǔn)確性，需要在真空低溫下對(duì)太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性進(jìn)行檢測(cè)。

目前，太陽(yáng)模擬器的輻照均勻性通常由固定安裝于太陽(yáng)模擬器輻照面的幾塊硅光電池測(cè)量，硅光電池測(cè)量受溫度影響較大，在太陽(yáng)模擬器不同的照射區(qū)域，不同硅光電池間溫度可能有較大差異，造成輻照均勻性計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。

另一方面，太陽(yáng)模擬器的各項(xiàng)輻照指標(biāo)通常在大氣環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量，在進(jìn)行真空熱試驗(yàn)時(shí)，對(duì)太陽(yáng)模擬器進(jìn)行同樣的設(shè)置，以期達(dá)到真空低溫環(huán)境中同大氣環(huán)境相同的輸出。然而，在真空低溫環(huán)境下，太陽(yáng)模擬器的微量形變，可能對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照光斑的均勻性造成巨大影響。硅光電池?zé)o法在空間環(huán)境下使用，因此真空熱試驗(yàn)時(shí)的均勻性不能有效檢測(cè)。

常溫常壓下可采用單個(gè)硅光電池作為探測(cè)器，手動(dòng)或自動(dòng)掃描輻照面的等間距各個(gè)點(diǎn)的輻照度，單次測(cè)量時(shí)間較短(一般耗時(shí)3-5分鐘)，且存在空氣對(duì)流，故無(wú)需考慮溫度變化的影響。然而空間環(huán)境下，適應(yīng)真空低溫的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，不易對(duì)整個(gè)輻照面掃描。

綜上，需要解決在空間環(huán)境下采用簡(jiǎn)便可行的辦法對(duì)太陽(yáng)模擬器輻照均勻性進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種空間環(huán)境下太陽(yáng)模擬器輻照均勻性在線監(jiān)測(cè)裝置，能夠在空間環(huán)境下，僅用一塊硅光電池，以掃描的方式對(duì)太陽(yáng)模擬器輻均勻性進(jìn)行測(cè)量。

一種空間環(huán)境下太陽(yáng)能模擬器輻射均勻性檢測(cè)裝置，包括太陽(yáng)能模擬器，太陽(yáng)能模擬器安裝在真空罐中，太陽(yáng)能模擬器照射方向上設(shè)置二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)，二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)的滑塊上安裝硅光電池，硅光電池和二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)分別連接控制器。

硅光電池上安裝有溫度傳感器和加熱片，溫度傳感器和加熱片連接控制器中的控溫模塊。

二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)表面安裝溫度傳感器和加熱片，溫度傳感器和加熱片連接控制器中的控溫模塊。

控制器中有二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、硅光電池的數(shù)據(jù)采集器和通訊接口，通過(guò)通訊結(jié)構(gòu)連接計(jì)算機(jī)。

二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)經(jīng)過(guò)無(wú)油化處理，采用固體潤(rùn)滑或適于在真空低溫環(huán)境下使用的潤(rùn)滑脂。

計(jì)算機(jī)中安裝有控制程序，控制程序用于配置硅光電池的掃描區(qū)域、掃描時(shí)間間隔和二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)上電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過(guò)控制器控制二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上述配置。

控制程序用于預(yù)設(shè)硅光電池和二維移動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)的溫度，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，控溫模塊控制加熱片加熱。

控制程序可以顯示所述硅光電池測(cè)得的實(shí)時(shí)輻照度，并顯示根據(jù)已測(cè)各點(diǎn)輻照度計(jì)算得出的輻照均勻性結(jié)果。