本文關(guān)鍵詞：靈巧視頻相機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其穩(wěn)定性研究

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【摘要】：隨著結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)、空間即插即用、電子設(shè)備集成化、面陣成像等空間技術(shù)的發(fā)展,具有持續(xù)觀測能力的微小衛(wèi)星成為對地觀測衛(wèi)星發(fā)展的重要方向。視頻微小衛(wèi)星大多通過在低軌道進(jìn)行星座部署的方式來獲得長時(shí)間、大范圍的對地觀測能力。隨著衛(wèi)星數(shù)量的增多可以實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)和全球的目標(biāo)觀測能力。這就要求衛(wèi)星不僅視頻拍攝能力好,還要重量輕、結(jié)構(gòu)簡單便于加工和裝調(diào)、適合批量生產(chǎn),以便降低衛(wèi)星的生產(chǎn)成本和發(fā)射成本,降低衛(wèi)星組網(wǎng)的費(fèi)用。然而衛(wèi)星面對的發(fā)射環(huán)境不同,在設(shè)計(jì)時(shí)需要保證衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)足夠穩(wěn)定,并留有足夠的余量,以便適應(yīng)多種發(fā)射情況。這使得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與衛(wèi)星成本之間的矛盾變得尤為突出�？臻g相機(jī)的光學(xué)性能與相機(jī)的熱學(xué)環(huán)境和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系。因此,對相機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行研究具有重要的意義。本文以靈巧視頻衛(wèi)星的光學(xué)遙感器作為研究對象。根據(jù)相機(jī)重量輕、成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高、適合批量化生產(chǎn)的特點(diǎn),對靈巧視頻相機(jī)的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。首先,進(jìn)行了空間相機(jī)主承力結(jié)構(gòu)的研究。根據(jù)靈巧視頻相機(jī)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了三種主承力結(jié)構(gòu)的方案,通過重量、基頻和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的對比選擇了三桿桁架主承力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。然后,對該方案的桁架桿進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),通過使用不同截面形狀和傾角的桿,分析結(jié)構(gòu)的性能,最終確定了靈巧視頻相機(jī)主承力結(jié)構(gòu)的方案。然后,對靈巧視頻相機(jī)進(jìn)行了靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,得到了重力對相機(jī)結(jié)構(gòu)的影響,以及相機(jī)結(jié)構(gòu)在動(dòng)力學(xué)分析中的響應(yīng)大小。以此為參考,對靈巧視頻相機(jī)模樣和靈巧視頻衛(wèi)星模樣進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn),并根據(jù)振動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果和設(shè)計(jì)要求,提出了對靈巧視頻相機(jī)進(jìn)行整機(jī)減振的設(shè)計(jì)要求。其次,根據(jù)靈巧視頻相機(jī)的特點(diǎn),對三種減振結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析后,選用硅橡膠減振墊完成減振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過對減振結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行理論計(jì)算確定了系統(tǒng)的Z向基頻范圍,對硅橡膠減振墊的參數(shù)進(jìn)行了初步的選擇。根據(jù)力學(xué)實(shí)驗(yàn)測得的減振墊參數(shù),進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和振動(dòng)試驗(yàn),最終選擇合適型號的減振墊。試驗(yàn)結(jié)果表明:減振結(jié)構(gòu)的減振效果明顯,滿足設(shè)計(jì)要求。最后,進(jìn)行了靈巧視頻相機(jī)各組件的熱敏感性分析,得到了溫度載荷對光學(xué)性能的影響。通過真空熱光學(xué)試驗(yàn),驗(yàn)證了靈巧視頻相機(jī)在模擬的空間熱環(huán)境下的成像能力。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V445.8

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