CN100344945C - 卫星光学遥感仪器中的平动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于卫星光学遥感仪器中的傅里叶光谱仪的平面反射动镜的平动装置，包括：平动框、簧片、同步板、基板、防颤杆、压板和多维调节模块。其组成形式为门框结构。调节模块以补偿加工偏差。防颤杆减小弹性系统的振动。簧片由铍青铜制成，其它部分为轻质材料制成。平动框的运动是平动，是通过四根簧片的弹性弯曲变形实现的。本装置平动精度高，无需润滑，没有磨损，适合空间使用。

Description

卫星光学遥感仪器中的平动装置

技术领域

本发明涉及卫星光学遥感仪器中的精密运动机构，具体是指为保持大视场红外光谱仪的平面反射镜的运动为平动的无磨擦平动装置。

背景技术

对于采用平面反射镜作为相位调制元件的傅里叶光谱仪，要得到高的光谱分辨率，保持平面反射镜的运动为平动十分重要；目前空间傅里叶光谱仪的相位调制元件主要为平面反射镜和角镜。FIRST、( http：//esto.nasa.gov/conferences/estc-2002/Papers/B4P2(Mlynczak).pdf)GIFTS( http：//nmp.jpl.nasa.gov/eo3/TECHNOLOGY/instrument.html)、ABS( http：//goespoes.gsfc.nasa.gov/goesr_industry.htm)和CrIS( http：//npoesslib.ipo.noaa.gov/Released_papers/SPIE_mechdesign_a.doc)采用前者，MIPAS( http：//envisat.esa.int/instruments/mipas/descr/concept.html)和IASI( http：//smsc.cnes.fr/IASI/GP_instrument.htm)采用后者。服务于气象探测的空间傅里叶光谱仪，要求快速探测，因而使用面阵探测器；这样气象探测成为快速大视场测量。使用平面反射镜作为光谱仪的相位调制元件，平面镜的横向移动不影响光谱测量精度，同时平面反射镜较角反射镜质量小，易于运动控制。目前空间傅里叶光谱仪的相位调制元件运动方式有旋转摆动式和平动式。平动式的尺寸和质量较旋转摆动式为小，因而从理论上说平动式的机构是理想的动镜机构。我们在“863”课题“空间大气环境干涉型探测仪研究”采用两轴承支撑平动式的光谱仪动镜机构。轴承采用日本THK公司的LM型精密直线滚子轴承，该滚子轴承的径向跳动为8微米(产品说明书《THK LM SYSTEM直线运动系列》，THKCO.，LTD，No.100-1CT，P.134-139)，两轴承间距小于100毫米，运动的倾斜抖动量大于80微弧度，远不能满足空间大气垂直探测傅里叶光谱仪对动镜平动的要求。另外，对于空间使用的光学仪器，消除润滑和磨损十分重要。因为润滑剂在空间的保持是一个很大的麻烦。并且润滑剂泄漏会污染光学零件。对于高精度的运动部件，磨损就会大大缩短光谱仪的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为空间傅里叶光谱仪的平面反射动镜提供一种无需润滑济的，无磨损的平动装置。该装置也能用于其它需要无磨擦平动的场合。

本发明的平动装置包括：一只平动框6、四根簧片5、两组同步板4、一块基板1、四根防颤杆3、两块下压板7和四个多维调节模块2。

所说的四个多维调节模块2每个由一组上压板8、一块L型模块13、压紧螺钉9、11和弹性元件10、12组成，多维调节模块2是用以补偿加工偏差。

四根簧片5分成左右两组，其一端由下压板7通过螺钉分别固定于平动框6相对两侧外面，并紧挨平动框6的四个角点：另一端分别由四组上压板8夹持，通过压紧螺钉9和弹性元件10分别连接到L型模块13的侧板上。基板1通过压紧螺钉11和弹性元件12与L型模块13的底板螺接。两组同步板4分别夹持于二组簧片5的中部，并通过螺钉与簧片压紧，其作用是使各组簧片运动同步，减少扰动影响。防颤杆3位于簧片旁，两端分别通过硅橡皮座圈支撑于平动框6和L型模块13底板之间。整个平动装置为门框结构，如图1、图2所示。

平动框6的平动是一种平面摆动，是通过四根簧片5的弹性弯曲变形实现的。平动框上驱动力F的方向为下压板7平面的法线方向，图1箭头所示，作用点是通过平动框的几何中心。

平动框用于支承干涉仪动镜和直线电机动子，因而具有一些连接孔及背面具有轻量化结构(图中省略)。

本发明的优点是：

采用精密加工和微调机构相结合的方法使得平动框的运动接近平动。采用同步板使组内簧片同步变形，使用四根防颤杆调节各簧片的预应力，这两种措施可以减小由于制造误差造成结构并非绝对对称而由此造成内在的动应变颤动因素。采用硅橡胶座圈支撑防颤杆以引入阻尼，吸收簧片在运动过程中的微颤动能量，使得运动比较平稳。本平动装置精度高，无需润滑，没有磨损，适合空间使用。

附图说明

图1为平动装置的的立体示意图。

图2是平动装置的侧视图。

图3是平动装置中调节结构示意图。

具体实施方式

下面以风云四号大气垂直探测仪中动镜平动装置为实例，结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：

平动框6、下压板7、基板1、同步板4、多维调节模块2和防颤杆3均采用硬铝材料。簧片5采用铍青铜材料，其长度、宽度、厚度、力学和物理特性相同，在自由状态下完全平整。多维调节模块2由一组上压板8、一块L型模块13、压紧螺钉9、11和弹性元件10、12组成，多维调节模块2是用以补偿平动装置部件加工过程中产生的偏差。

簧片5和平动框6的连接：四根簧片5分成左右两组，其一端分别贴于平动框左右两侧的外表面上，并紧挨角点，再将下压板7横贴于簧片5上，同时使下压板7的长边与平动框6上表面平行，拧上螺钉使下压板7、簧片5和平动框固接，见图1。

同步板4和簧片5的连接：同步板有四块，二块为一组，与簧片垂直，用螺钉将两根簧片夹紧在二块同步板之间。注意同步板要位于簧片中心部位，并与平动框上平面平行。

防颤杆3、平动框6和L型模块13的连接：防颤杆3有四根，均匀分布于平动框6的四个角点上，两头以橡皮座圈支撑。橡皮座圈分别埋于平动框和L型模块13的底板孔中。接纳防颤杆上部橡皮座圈的孔为螺钉通孔。用螺钉通过此孔调节各防颤杆的松紧度。

基板1与L型模块13的联结：见图3，压紧螺钉11将基板和L型模块的底板相连，中间夹有弹性元件12。安装过程中应尽量使四个L型模块间距相等，底表面处于同一平面内，前后两块L型模块的前端面处于同一平面内，其它对应的各表面平行。弹性元件为大刚度碟形垫圈。

上压板8、L型模块13和簧片5的另一端的联结：见图3，上压板有八块，二块为一组，压紧螺钉9依次将上压板、簧片、上压板、弹性元件和L型模块的侧板固结。安装要求所有上压板的底线位于同一平面，并且此平面到同步板之间的距离与平动框上沿到同步板的距离相等。弹性元件为碟形垫圈。

总之，安装时四根簧片5要保持严格平行；四个L型模块13下平面位于同一平面；平动框6上平面与下压板7上边缘平齐；四根簧片5垂直于四个L型模块13下平面和平动框6上平面。左右两组簧片以Z轴旋转180°对称布置。

本平动装置与干涉仪动镜和驱动电机联结后，此平动装置的运动载荷700g。在10mm行程上倾斜小于3角秒。

Claims (2)

1.一种卫星光学遥感仪器中的平动装置，包括：一只平动框(6)、四根簧片(5)、两组同步板(4)、一块基板(1)、四根防颤杆(3)、两块下压板(7)和四个多维调节模块(2)；其特征在于：

所说的四个多维调节模块(2)每个由一组上压板(8)、一块L型模块(13)、压紧螺钉(9、11)和弹性元件(10、12)组成；

四根簧片(5)分成左右两组，其一端由下压板(7)通过螺钉分别固定于平动框(6)相对二侧外面，并紧挨平动框(6)的四个角点；

另一端分别由四组上压板(8)夹持，分别通过压紧螺钉(9)与L型模块(13)的侧板螺接，在上压板(8)和L型模块(13)的侧板螺接之间有弹性元件(10)；

基板(1)通过压紧螺钉(11)与L型模块(13)的底板螺接，在基板(1)和L型模块(13)的底板之间有弹性元件(12)；

两组同步板(4)分别夹持于二组簧片(5)的中部，并通过螺钉与簧片压紧；

防颤杆(3)位于簧片旁，两端分别通过硅橡皮座圈支撑于平动框(6)和L型模块(13)之间；整个平动装置为平动框平面摆动的门框结构。

2.根据权利要求1的一种卫星光学遥感仪器中的平动装置，其特征在于：所说的平动框(6)、下压板(7)、上压板(8)、基板(1)、同步板(4)、多维调节模块(2)和防颤杆(3)均采用硬铝材料；簧片(5)采用铍青铜材料。

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