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稳态太阳模拟器组合聚光镜的调整方法

发布时间:2021-09-17      点击次数:32
  稳态太阳模拟器是用于卫星控制系统中姿态测量关键部件——太阳敏感器研制中的一种重要的地面模拟试验与标定设备,其功能是在实验室内模拟真实的太阳辐照度、太阳准直角、太阳光谱特性、辐照稳定性和均匀性等,供星上部件——太阳敏感器在地面进行性能测试和精度标定使用。
  稳态太阳模拟器采用同轴透射式准直光学系统,主要由组合聚光镜、短弧氙灯、光学积分器(场镜与投影镜)、光阑、准直物镜组成。选取短弧氙灯作为模拟器的光源,将氙灯置于组合聚光镜的焦点一处,这样由氙灯发出的辐射通量会聚到聚光镜的焦点二处,形成一个呈高斯形式的照度分布,这个分布经过光学积分器的匀光作用后,再经视场光阑和准直物镜以平行光出射,在辐照面上形成一个辐照度均匀的光斑,从而模拟了太阳光辐照。
  稳态太阳模拟器组合聚光镜:
  组合聚光镜由椭球聚光镜和球面反光镜组合而成。要保证聚光镜光轴与光学系统光轴一致,就要求聚光镜能进行水平位置和倾斜角度的调节。利用调整环上的三个径向螺钉推动聚光镜沿x、y方向实现±5mm的移动;利用三顶三拉机构完成倾斜角度调整,调整好位置后由调整环的锁紧螺钉锁紧。
  组合聚光镜是一个热量集中的位置,容易产生热应力变形,为了很好地解决其热变形的问题,在聚光镜外壁增加环状散热片,可以同时实现聚光镜的散热和增强其强度的功能;并在固定组合聚光镜的圆盘上开数个通风孔,对其进行热控制。
  利用Ansys软件对组合聚光镜温度场进行分析,可以看到在聚光镜焦点一附近,聚光镜温度较高,聚光镜出瞳口径由于热应力产生了微小收缩,而其底端开口部位几乎没有发生形变,微小形变不会对其光学性能产生影响。
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