天基空間望遠(yuǎn)鏡探測(cè)器必須采用主動(dòng)制冷方式以滿(mǎn)足其噪聲抑制需求.為此,采用熱電制冷為核心技術(shù),開(kāi)展了探測(cè)器熱電制冷器封裝設(shè)計(jì)、熱電制冷器熱排散系統(tǒng)設(shè)計(jì)、熱電制冷控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),并從抑制寄生漏熱、降低熱電制冷器熱排散路徑熱阻兩方面進(jìn)行了優(yōu)化,以減小熱電制冷器輸入功率及輻射散熱面積.根據(jù)帕爾帖效應(yīng)、焦耳效應(yīng)、傅里葉效應(yīng),獲得了凈制冷量、熱端散熱熱阻、熱端邊界溫度等環(huán)境特性參數(shù)與熱電制冷器輸入電流、電壓、功率等工作特性參數(shù)間的關(guān)系,并分析了制冷熱負(fù)荷、熱端散熱熱阻與熱電制冷器輸入功率間的敏感度.研制了望遠(yuǎn)鏡鑒定產(chǎn)品,并開(kāi)展了真空熱平衡試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理有效,能夠?qū)⑻綔y(cè)器制冷至-75℃溫度水平,穩(wěn)定度可達(dá)到±0.2℃.基于環(huán)境條件及熱電制冷器工作參數(shù)等試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)比并修正了熱分析模型.研究結(jié)果可為類(lèi)似空間望遠(yuǎn)鏡熱電制冷系統(tǒng)的研制提供參考和借鑒. 

【文章來(lái)源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(08)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：12 頁(yè)

【部分圖文】：

探測(cè)器表面示意圖

8 TEC輸入功率試驗(yàn)結(jié)果

采用（Net Energy Verification And Determination Analyzer,NEVADA）軟件進(jìn)行軌道外熱流計(jì)算，結(jié)果如圖2和表1所示.從中可以看出，對(duì)于地球低軌衛(wèi)星而言，在合理規(guī)劃輻射散熱面朝向后，太陽(yáng)照射外熱流可以完全規(guī)避，但仍然會(huì)受到較大地球紅外熱流和一定程度地球反照外熱流的影響，且在整個(gè)軌道周期內(nèi)外熱流波動(dòng)較為劇烈[11].為了保證整個(gè)壽命和任務(wù)周期的性能，以壽命末期極端最大外熱流工況進(jìn)行分析[12].在最大外熱流工況下，輻射散熱面周期平均吸收總外熱流為101.7 W/m2，根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算，可以得到輻射面極限溫度約-62.9℃.若采用被動(dòng)制冷方式，探測(cè)器溫度必然高于-62.9℃，不能滿(mǎn)足-75℃指標(biāo)需求，同時(shí)由于外熱流呈現(xiàn)出劇烈波動(dòng)的特點(diǎn)，必須采用主動(dòng)精密制冷方案.鑒于TEC的諸多優(yōu)點(diǎn)，采用TEC熱電制冷為核心技術(shù)，結(jié)合望遠(yuǎn)鏡及衛(wèi)星軌道特點(diǎn)，開(kāi)展了探測(cè)器組件精密熱設(shè)計(jì).3 探測(cè)器組件精密熱設(shè)計(jì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱電冷卻半導(dǎo)體激光器的性能分析與優(yōu)化[J]. 孫淼,申利梅,陳煥新,桑策.  制冷與空調(diào). 2017(10)
[2]基于PID控制和遺傳算法的半導(dǎo)體激光器溫控系統(tǒng)[J]. 徐娟娟,陳晨,楊洪軍.  沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]TEC制冷系統(tǒng)最佳運(yùn)行工況的理論分析與試驗(yàn)研究[J]. 紀(jì)志堅(jiān),楊萍,呂志家,甄仌.  制冷與空調(diào). 2015(02)
[4]基于TEC的大功率LD恒溫控制系統(tǒng)的研究[J]. 黃岳巍,崔瑞禎,鞏馬理,陳剛.  紅外與激光工程. 2006(02)



本文編號(hào)：3321927