本文關(guān)鍵詞：星敏感器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及雜散光抑制技術(shù)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西安工業(yè)大學(xué)》 2015年

星敏感器光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及雜散光抑制技術(shù)的研究

張歡  

【摘要】：星敏感器是目前航天器姿態(tài)控制的重要部件,其高精度的定位優(yōu)勢在航天控制方面有極大的發(fā)展前景。光學(xué)系統(tǒng)作為星敏感器的重要組成部分,越來越趨向于大口徑、大視場、高精度、寬光譜的方向發(fā)展。星敏感器工作在真空狀態(tài)的宇宙空間環(huán)境中,探測的目標(biāo)是微弱的恒星小目標(biāo),故而雜散光對(duì)星敏感器目標(biāo)提取的影響至關(guān)重要,因此需要對(duì)星敏感器進(jìn)行雜散光抑制,從而保證姿態(tài)控制的準(zhǔn)確性。本文正是基于以上兩個(gè)方面開展研究工作的。首先,介紹了國內(nèi)外星敏感器和雜散光研究的發(fā)展,星敏感器的工作原理和主要技術(shù)指標(biāo),以及雜散光的分析方法、分析步驟和抑制方法等。然后,由于星敏感器光學(xué)系統(tǒng)探測的目標(biāo)恒星能量很弱,選擇了一款CMOS探測芯片,該芯片具有像素多、像元尺寸小等特點(diǎn),更易實(shí)現(xiàn)高分辨率及高測量精度,并由芯片參數(shù)推出光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。通過對(duì)折射式、反射式、折反式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)折射式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與其它兩種結(jié)構(gòu)相比具有容易實(shí)現(xiàn)大視場、無中心遮攔、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),故而最終選擇了折射式光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),根據(jù)全內(nèi)反射(TIR)原理,討論了透鏡性質(zhì)(如形狀、材料)對(duì)入射光線的影響,推導(dǎo)了近半球透鏡底面在發(fā)生全反射時(shí),近半球透鏡的厚度、半徑及入射光角度的關(guān)系式,并根據(jù)此關(guān)系式設(shè)計(jì)了第一塊透鏡為近半球形的星敏感器光學(xué)系統(tǒng),達(dá)到了利用光學(xué)系統(tǒng)自身抑制部分雜散光的目的,本文設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)具有視場大、光譜范圍寬、倍率色差小等特點(diǎn)。最后,根據(jù)雜散光在進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)前的二次反射原則,推導(dǎo)了遮光罩長度與雜散光入射角的關(guān)系式,利用Solidworks軟件設(shè)計(jì)了柱形筒、光欄錐形布置的遮光罩,運(yùn)用Tracepro軟件分析了光學(xué)系統(tǒng)對(duì)雜散光的抑制能力。柱形筒、光欄錐形布置的遮光罩雖然達(dá)到雜散光抑制指標(biāo),但其長度過長,因此又設(shè)計(jì)了反射式遮光罩。根據(jù)雜散光評(píng)價(jià)指標(biāo)點(diǎn)源透射比(PST),與之前的遮光罩相比,反射式遮光罩在滿足PST的前提下,縮短了遮光罩長度。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V448.2;TP212
【目錄】：

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