【摘要】：太陽(yáng)模擬器是一種室內(nèi)模擬太陽(yáng)輻射特征的重要測(cè)試設(shè)備,在空間探索、光伏產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、氣象科學(xué)研究、植物人工培育等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在航天方面主要用于航天器太陽(yáng)輻射環(huán)境模擬和太陽(yáng)目標(biāo)模擬。針對(duì)編碼式太陽(yáng)敏感器安裝衛(wèi)星后,待發(fā)射階段進(jìn)行功能性測(cè)試的實(shí)際需要,以半導(dǎo)體發(fā)光器件LED為光源,提出一種具有光線(xiàn)矢量調(diào)整功能的運(yùn)動(dòng)式LED太陽(yáng)模擬器,為敏感器地面測(cè)試提供模擬的太陽(yáng)光信號(hào)和太陽(yáng)光矢量信號(hào)。在對(duì)被測(cè)敏感器工作原理和太陽(yáng)模擬器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的研究基礎(chǔ)上,確定了由LED光源模塊、矢量調(diào)整裝置、控制系統(tǒng)組成的運(yùn)動(dòng)式LED太陽(yáng)模擬器總體方案,闡述了其工作原理。利用非成像光學(xué)理論設(shè)計(jì)了LED陣列光源與準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng),通過(guò)分析光源間距對(duì)輻照不均勻性的影響,確定了LED線(xiàn)性陣列間距;利用邊緣光線(xiàn)理論設(shè)計(jì)了圓柱面準(zhǔn)直透鏡的光學(xué)參數(shù);采用lighttools軟件進(jìn)行了仿真分析。通過(guò)散熱技術(shù)的對(duì)比分析,采用軸流風(fēng)機(jī)和散熱翅片組合的降溫方法,并對(duì)鏡筒進(jìn)行了散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用workbench軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了熱分析與優(yōu)化,用紅外熱像儀實(shí)際測(cè)量了LED光源模塊的工作溫度。設(shè)計(jì)了由雙曲柄機(jī)構(gòu)、超聲電機(jī)、光電編碼器、安裝支架組成的矢量調(diào)整裝置,實(shí)現(xiàn)-13°、0°、38°三種太陽(yáng)光矢量角的模擬,利用連桿機(jī)構(gòu)理論對(duì)雙曲柄機(jī)構(gòu)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì),采用workbench軟件對(duì)安裝支架進(jìn)行了模態(tài)分析與優(yōu)化。為了實(shí)現(xiàn)光源輻照度和照射方向的精確調(diào)節(jié),對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究,完成了控制系統(tǒng)電控箱。最后,對(duì)運(yùn)動(dòng)式LED太陽(yáng)模擬器的測(cè)試方法進(jìn)行了研究,測(cè)試結(jié)果表明:在工作距離50mm的情況下,輻照光斑面積大于10mm×50mm,出射張角為0.78°,在0°、-13°、38°三種光線(xiàn)矢量角下,輻照強(qiáng)度分別為527.4W/m~2、511.6W/m~2、413.8W/m~2,輻照不均勻度分別優(yōu)于±6.5%、±6.9%、±7.6%,輻照不穩(wěn)定度優(yōu)于±0.81%,光線(xiàn)矢量調(diào)整裝置可實(shí)現(xiàn)-13°、0°、38°三種矢量角模擬,調(diào)整精度優(yōu)于±0.1°,設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)式LED太陽(yáng)模擬器滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求。基于LED的運(yùn)動(dòng)式太陽(yáng)模擬器具有結(jié)構(gòu)小巧、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),解決了編碼式太陽(yáng)敏感器裝星后待發(fā)射階段的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試難題,對(duì)提升航天產(chǎn)品質(zhì)量保障提供了有利手段,對(duì)順利完成航天任務(wù)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN312.8;TM923.34
【圖文】：

擬器與 LED 太陽(yáng)模擬器研究現(xiàn)狀模擬器研究現(xiàn)狀驗(yàn)中，為滿(mǎn)足輸出輻照方向變化的條件，需動(dòng)機(jī)構(gòu)，以改變輸出光信號(hào)的方位或俯仰航天中心研制了一種高通量太陽(yáng)模擬器[12]元，將其蜂巢狀布置在 14m 高的平臺(tái)上，每仰角運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)較小。此模擬器輻照度達(dá)到 11MW/m2。

圖 1.2 移動(dòng)式太陽(yáng)模擬器 圖 1.3 自主導(dǎo)航試驗(yàn)用太陽(yáng)模擬器2010 年長(zhǎng)春理工大學(xué)設(shè)計(jì)了一種運(yùn)動(dòng)式太陽(yáng)模擬器，如圖 1.4 所示。光源選光束經(jīng)過(guò)光闌準(zhǔn)直系統(tǒng)后落在目標(biāo)面內(nèi)，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)模擬器擺動(dòng)，模擬陽(yáng)光矢量角度。模擬器擺角精度優(yōu)于 0.25°；擺角范圍為±45°連續(xù)可調(diào)[14]。圖 1.4 運(yùn)動(dòng)式太陽(yáng)模擬器2016 年長(zhǎng)春理工大學(xué)研制出一種具有發(fā)散、準(zhǔn)直兩種使用工況的大口徑太陽(yáng)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2720043