【摘要】：太陽模擬器是一種室內模擬太陽輻射特征的重要測試設備,在空間探索、光伏產品開發(fā)、氣象科學研究、植物人工培育等領域具有廣泛應用。在航天方面主要用于航天器太陽輻射環(huán)境模擬和太陽目標模擬。針對編碼式太陽敏感器安裝衛(wèi)星后,待發(fā)射階段進行功能性測試的實際需要,以半導體發(fā)光器件LED為光源,提出一種具有光線矢量調整功能的運動式LED太陽模擬器,為敏感器地面測試提供模擬的太陽光信號和太陽光矢量信號。在對被測敏感器工作原理和太陽模擬器設計準則的研究基礎上,確定了由LED光源模塊、矢量調整裝置、控制系統(tǒng)組成的運動式LED太陽模擬器總體方案,闡述了其工作原理。利用非成像光學理論設計了LED陣列光源與準直光學系統(tǒng),通過分析光源間距對輻照不均勻性的影響,確定了LED線性陣列間距;利用邊緣光線理論設計了圓柱面準直透鏡的光學參數;采用lighttools軟件進行了仿真分析。通過散熱技術的對比分析,采用軸流風機和散熱翅片組合的降溫方法,并對鏡筒進行了散熱結構設計,采用workbench軟件對結構進行了熱分析與優(yōu)化,用紅外熱像儀實際測量了LED光源模塊的工作溫度。設計了由雙曲柄機構、超聲電機、光電編碼器、安裝支架組成的矢量調整裝置,實現-13°、0°、38°三種太陽光矢量角的模擬,利用連桿機構理論對雙曲柄機構進行了具體設計,采用workbench軟件對安裝支架進行了模態(tài)分析與優(yōu)化。為了實現光源輻照度和照射方向的精確調節(jié),對控制系統(tǒng)進行了研究,完成了控制系統(tǒng)電控箱。最后,對運動式LED太陽模擬器的測試方法進行了研究,測試結果表明: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°三種光線矢量角下,輻照強度分別為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%,光線矢量調整裝置可實現-13°、0°、38°三種矢量角模擬,調整精度優(yōu)于±0.1°,設計的運動式LED太陽模擬器滿足技術指標要求�；贚ED的運動式太陽模擬器具有結構小巧、攜帶方便、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點,解決了編碼式太陽敏感器裝星后待發(fā)射階段的現場測試難題,對提升航天產品質量保障提供了有利手段,對順利完成航天任務具有一定的現實意義。
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN312.8;TM923.34
【圖文】：

擬器與 LED 太陽模擬器研究現狀模擬器研究現狀驗中，為滿足輸出輻照方向變化的條件，需動機構，以改變輸出光信號的方位或俯仰航天中心研制了一種高通量太陽模擬器[12]元，將其蜂巢狀布置在 14m 高的平臺上，每仰角運動，但運動空間相對較小。此模擬器輻照度達到 11MW/m2。

圖 1.2 移動式太陽模擬器 圖 1.3 自主導航試驗用太陽模擬器2010 年長春理工大學設計了一種運動式太陽模擬器，如圖 1.4 所示。光源選光束經過光闌準直系統(tǒng)后落在目標面內，由步進電機帶動模擬器擺動，模擬陽光矢量角度。模擬器擺角精度優(yōu)于 0.25°；擺角范圍為±45°連續(xù)可調[14]。圖 1.4 運動式太陽模擬器2016 年長春理工大學研制出一種具有發(fā)散、準直兩種使用工況的大口徑太陽

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相關期刊論文 前10條

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本文編號：2720043