大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及星敏感器遮光罩消光比的測量技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，星敏感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于深空探測、對地遙感等軍事 與民用領(lǐng)域。星敏感器屬于弱光光電探測器，在軌工作時容易受到來自太陽光、地氣光、月 光等背景雜散光的影響。作為星敏感器的重要組成結(jié)構(gòu)，遮光罩承擔著星敏感器主要雜散 光的抑制任務(wù)。為了提高遮光罩的雜光抑制能力，遮光罩內(nèi)壁設(shè)置固定間隔的遮光扣，增加 雜散光線在遮光罩內(nèi)壁的散射次數(shù)，并對遮光罩內(nèi)壁進行氧化發(fā)黑處理，減少進入光學(xué)系 統(tǒng)的散射光線。光線W不同角度入射時，遮光罩的雜光抑制能力通過消光比巧Xtinction R atic〇ER( 0 )來表征，即； (I，（0)
[0003] !邢)二端 (1)
[0004] 式中，0為入射天頂角，0 )為入射光在遮光罩入口處的福射通量，〇。（ 0 )為 遮光罩出口處接收到的福射通量。
[0005] 但目前還沒有?？谟糜跍y量星敏感器遮光罩消光比的裝置，對于遮光罩消光比的 測量精度也比較低，且測量速度也較慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有遮光罩消光比測量方法存在測量精度低、測量速度 慢的問題，提供一種大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置。
[0007] 本發(fā)明所述的大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置包括福射發(fā)射與整形 子系統(tǒng)、機械運動與控制子系統(tǒng)、環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)和福射數(shù)據(jù)采集與處理子系 統(tǒng)；
[000引福射發(fā)射與整形子系統(tǒng)、機械運動與控制子系統(tǒng)和福射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)均 位于環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)內(nèi)部；
[0009] 福射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)包括積分球和計算機，積分球用于測量遮光罩入口處 與出口處的能量，并將測量結(jié)果發(fā)送至計算機；
[0010] 福射發(fā)射與整形子系統(tǒng)包括大功率寬光譜光源、直流穩(wěn)壓電源和大口徑光束整形 裝置；直流穩(wěn)壓電源用于為大功率寬光譜光源提供工作電源，大口徑光束整形裝置將大功 率寬光譜光源的出射光整形為平行光，所述平行光入射至遮光罩的入口；
[0011] 機械運動與控制子系統(tǒng)用于承載遮光罩、遮光罩的支撐結(jié)構(gòu)W及積分球，并帶動 遮光罩、遮光罩的支撐結(jié)構(gòu)W及積分球運動；
[0012] 環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)為暗室，用于吸收遮光罩消光比測試過程中產(chǎn)生的背 景雜光。
[0013] 上述裝置的機械運動與控制子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)計算機自動控制，提高了測量時角度 旋轉(zhuǎn)的速度和精度。遮光罩入口處的福射通量和出口處的福射通量均由高精度積分球進行 測量，積分球配備與計算機連接的標準通訊接口，測量的數(shù)據(jù)采集過程由計算機來控制。并 且從軟件上將積分球的福射測量軟件和機械轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的控制軟件整合在一起，通過計算機 自動控制實驗的整個測量過程，使得實驗操作起來更加簡便，同時也提高了測量精度、節(jié)省 了測量時間。
[0014] 本發(fā)明所述的大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置的優(yōu)點在于：
[0015] 1、動態(tài)范圍大，實現(xiàn)1〇-3?10 5lx照度的測量；
[0016] 2、采用積分球作為接收裝置，提高了測量精度，誤差小于2% (采用照度計或其他 測量裝置，誤差大于10%);
[0017] 3、通過軟件整合實現(xiàn)自動測量，提高測量速度，測量一個遮光罩的時間小于1分 鐘（采用光譜儀、照度計或其他測量裝置測量一個遮光罩的時間超過30分鐘，甚至超過2 個小時）；
[0018] 4、界面友好、操作方便。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明所述的大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置的原理示意圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0020] 一；結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的大動態(tài)范圍星敏 感器遮光罩消光比測量裝置包括福射發(fā)射與整形子系統(tǒng)、機械運動與控制子系統(tǒng)、環(huán)境雜 光吸收與抑制子系統(tǒng)和福射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)；
[0021] 福射發(fā)射與整形子系統(tǒng)、機械運動與控制子系統(tǒng)和福射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)均 位于環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)內(nèi)部；
[0022] 福射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)包括積分球4和計算機5,積分球4用于測量遮光罩入 口與出口處的能量，并將測量結(jié)果發(fā)送至計算機5 ;
[0023] 福射發(fā)射與整形子系統(tǒng)包括大功率寬光譜光源1、直流穩(wěn)壓電源2和大口徑光束 整形裝置3 ;直流穩(wěn)壓電源2用于為大功率寬光譜光源1提供工作電源，大口徑光束整形裝 置3將大功率寬光譜光源1的出射光整形為平行光，所述平行光入射至遮光罩的入口；
[0024] 機械運動與控制子系統(tǒng)用于承載遮光罩、遮光罩的支撐結(jié)構(gòu)W及積分球4,并帶動 遮光罩、遮光罩的支撐結(jié)構(gòu)W及積分球4 一起運動；
[0025] 環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)為暗室，用于吸收遮光罩雜光測試過程中產(chǎn)生的背景 雜光。
[0026] 本實施方式中，福射發(fā)射與整形子系統(tǒng)用于模擬空間環(huán)境下的真實太陽光照條 件，提供空間太陽光譜與強度分布，實現(xiàn)遮光罩消光比測試時的光能輸入。
[0027] 機械運動與控制子系統(tǒng)包括高精度電動旋轉(zhuǎn)臺及工控機、高精度電動二維組合位 移臺及工控機、運動控制器6 W及各種規(guī)格接頭等。機械運動與控制子系統(tǒng)用于承載遮光 罩、遮光罩支撐結(jié)構(gòu)W及數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，并通過控制軟件驅(qū)動機械系統(tǒng)運行，實現(xiàn)不同光 照角度下遮光罩消光比的測量。
[002引環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)是用于吸收遮光罩消光比測試過程中產(chǎn)生的背景雜 光而設(shè)計的暗室。通過內(nèi)壁噴涂或貼覆高吸收率材質(zhì)、在合適位置安置吸收阱實現(xiàn)背景雜 光的消除。
[0029] 福射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)包括積分球4、計算機5、控制機柜、不同規(guī)格的電纜 及接頭等，計算機5內(nèi)嵌入有測量軟件和控制軟件。福射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)用于遮光 罩出口處福射能量的測量及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。
[0030] 本實施方式是一種測量準確、操作方便的遮光罩消光比快速測量裝置，其原理為： 大功率寬光譜光源1作為太陽模擬器，其出射光整形為平行光后入射到遮光罩的入光口， 積分球位于遮光罩的出光口，遮光罩出射的光束全部被積分球接收。遮光罩和積分球放置 在高精度電動旋轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺可W在水平面（即圖1中的XY平面）做圓周運動，實現(xiàn)遮光 罩在不同角度入射光照射下的出口光通量的測量。積分球接收的福射通量可W通過安置在 積分球開孔處的探測器測量獲得。然后將遮光罩移去，由積分球直接測量入射福射通量，兩 者比值即為測得的消光比。
[003U 若遮光罩放置在測量光路中，光福射探測器件測量出的光電信號值Vi( 0 );遮光 罩移去后，光福射探測器件測量出的光電信號值V2 (e);由于光福射探測器是對福照度的 響應(yīng)，當它放在球內(nèi)某一表面處時，其輸出信號值就能表示入射到積分球內(nèi)的福射通量值。 則該遮光罩的消光比為：
[0032] (2) :(y)
[0033] 本實施方式中，高精度電動旋轉(zhuǎn)臺的機械轉(zhuǎn)角系統(tǒng)具有與步進電機控制器和計算 機連接的標準通訊接口，能夠?qū)崿F(xiàn)計算機自動控制，提高了測量時角度旋轉(zhuǎn)的速度和精度。 遮光罩入口處的福射通量和出口處的福射通量均由高精度積分球進行測量，積分球配備與 計算機連接的標準通訊接口，測量的數(shù)據(jù)采集過程由計算機來控制。并且從軟件上將積分 球的福射測量軟件和機械轉(zhuǎn)角系統(tǒng)的控制軟件整合在一起，通過計算機自動控制實驗的整 個測量過程，使得實驗操作起來更加簡便，同時也提高測量精度、節(jié)省了測量時間，提高了 測量速度。
【具體實施方式】 [0034] 二；本實施方式是對實施方式一所述的大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩 消光比測量裝置的進一步限定，本實施方式中，所述的環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)的內(nèi)壁 覆有高吸收率材質(zhì)涂層，且所述內(nèi)壁上設(shè)置有吸收阱。
[0035] 高吸收率材質(zhì)涂層和吸收阱能夠更好地吸收背景雜光。
【主權(quán)項】
1. 大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置，其特征在于：包括輻射發(fā)射與整形 子系統(tǒng)、機械運動與控制子系統(tǒng)、環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)和福射數(shù)據(jù)米集與處理子系 統(tǒng)； 輻射發(fā)射與整形子系統(tǒng)、機械運動與控制子系統(tǒng)和輻射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)均位于 環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)內(nèi)部； 輻射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)包括積分球（4)和計算機（5)，積分球（4)用于測量遮光罩 入口與出口處的能量，并將測量結(jié)果發(fā)送至計算機（5); 輻射發(fā)射與整形子系統(tǒng)包括大功率寬光譜光源（1)、直流穩(wěn)壓電源（2)和大口徑光束 整形裝置（3);直流穩(wěn)壓電源（2)用于為大功率寬光譜光源（1)提供工作電源，大口徑光束 整形裝置（3)將大功率寬光譜光源（1)的出射光整形為平行光，所述平行光入射至遮光罩 的入口； 機械運動與控制子系統(tǒng)用于承載遮光罩、遮光罩的支撐結(jié)構(gòu)以及積分球（4)，并帶動遮 光罩、遮光罩的支撐結(jié)構(gòu)以及積分球（4)運動； 環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)為暗室，用于吸收遮光罩雜光測試過程中產(chǎn)生的背景雜 光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置，其特征在于： 所述的環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)的內(nèi)壁覆有高吸收率材質(zhì)涂層，且所述內(nèi)壁上設(shè)置有吸 收阱。
【專利摘要】大動態(tài)范圍星敏感器遮光罩消光比測量裝置，涉及星敏感器遮光罩消光比測量技術(shù)。它為了解決現(xiàn)有的遮光罩消光比測量方法存在測量精度低及測量速度慢的問題。本發(fā)明的輻射發(fā)射與整形子系統(tǒng)用于為消光比測量提供光源，輻射數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)包括積分球和計算機，積分球用于測量遮光罩入口與出口處的能量，并將測量結(jié)果發(fā)送至計算機。機械運動與控制子系統(tǒng)用于承載并帶動遮光罩、遮光罩支撐結(jié)構(gòu)以及積分球一起轉(zhuǎn)動；環(huán)境雜光吸收與抑制子系統(tǒng)為暗室，用于吸收背景雜光。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)10-3～105lx照度的測量；采用積分球作為接收裝置，測量誤差小于2％；通過軟件整合實現(xiàn)自動測量，提高了測量速度，適用于星敏感器遮光罩消光比的測量。
【IPC分類】G01C25-00, G01M11-02
【公開號】CN104567935
【申請?zhí)枴緾N201510036338
【發(fā)明人】汪洪源, 杜偉峰, 朱成偉, 董柏序, 楊召松
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月23日