CN103983231A - 一种底座及使用该底座的红外地平仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种底座及使用该底座的红外地平仪，红外地平仪包括底座及镜头，镜头通过一转接板与底座连接，转接板包括一用于安装镜头的安装面板、对称设置在安装面板侧面的固定杆及设置在安装面板背面的定位杆，安装面板与开口对应，固定杆固定在外框的侧面，定位杆穿过开口及定位口并通过一锲块定位，锲块设置有一预先设定轴向方向的通孔，定位杆穿过锲块的通孔，以定位镜头轴线相对于地心方向的张角。本发明的积极效果是：调整镜头轴线相对地心方向的张角，提高红外地平仪通用性，简化开发流程，降低了应用成本，扩大了应用范围，保证产品的可靠性，克服了现有技术的冗余方案灵活度不够的缺点，通过调整镜头数量适应不同任务的可靠性与精度要求。

Description

一种底座及使用该底座的红外地平仪

技术领域

本发明涉及空间科学仪器技术领域，尤其涉及一种可调节镜头轴线相对于地心方向的张角的底座及使用该底座的红外地平仪。

背景技术

相比宇宙空间的3K背景辐射，从卫星上看到的地球相当于一个由大气中CO₂辐射引起的220K~240K的圆盘状红外辐射源。典型的低轨红外地平仪从工程可靠性方面考虑，经常取4个镜头（每个镜头包括一套成像光路和红外线阵探测器）成45°斜对称分布，一方面互相备份（至少3个镜头），另一方面降低大气模型误差。红外地平仪的镜头张角是其重要参数，决定了其能够工作的轨道高度范围。

现有的红外地平仪存在如下缺点：

（1）现有的红外地平仪很难满足轨道高度的通用性需求。红外地平仪的最佳镜头张角取决于卫星的轨道高度，现有的红外地平仪的型号研发一般是为某一轨道高度范围（如750kM到900kM）的卫星甚至特定的任务而单独展开的，但是现有的红外地平仪的镜头张角是机械固定的，不能随意改变，因此，很难满足通用性需求。

（2）在一定轨道高度范围内可通用的红外地平仪也有其最优的高度检测范围，超过其最优范围，则无法达到器件的最高测量精度。为了提高测量精度，传统的方式是重新设计并制造特殊镜头张角的红外地平仪，提高了开发投入的成本。

（3）现有的红外地平仪很难灵活的改变冗余配置。红外地平仪的镜头冗余设置根据任务对航天器的可靠度要求而变化，而不同的任务经费与可靠度需求，决定了其对适配的红外地平仪镜头数量有不同的要求，而现有的红外地平仪的镜头数目是确定的，若需要更加镜头数目，则需要重新制作红外地平仪，提高了开发投入的成本。

（4）现有的红外地平仪安装位置固定（一般为天底方向），不利于卫星总体结构设计的优化。

总的来说，目前存在着的红外地平仪的大量重复开发，不仅延长了项目时间、浪费了人力资源、提高了研发成本，而且增加了不必要的任务风险。总的来说，现有的红外地平仪的生产型号的通用能力，配置的灵活程度不能满足未来航天任务的多样化需求。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是，提供一种可调节镜头轴线相对于地心方向的张角的底座及使用该底座的红外地平仪。

为了解决上述问题，本发明提供了一种底座，包括基板及设置于所述基板上的外框，所述外框具有多个侧面，在所述外框的每个侧面上设置有贯穿所述外框侧壁的开口，在所述外框内部设置有一内框，所述内框具有多个侧面，所述内框的侧面与所述外框的侧面一一对应，所述内框的每一侧面上设置有沿所述内框轴向延伸的定位口，以定位所述外部构件。

进一步，所述基板、外框及内框一体成型。

进一步，所述外框为矩形外框，具有四个侧面，所述内框为矩形内框，具有四个侧面。

为了解决上述问题，本发明还提供一种红外地平仪，包括底座及镜头，所述底座采用上述的底座，所述镜头通过一转接板与所述底座连接，所述转接板包括一用于安装所述镜头的安装面板、对称设置在所述安装面板侧面的固定杆及设置在所述安装面板背面的定位杆，所述安装面板与所述开口对应，所述固定杆固定在所述外框的侧面，所述定位杆穿过所述开口及定位口并通过一锲块定位，所述锲块设置有一预先设定轴向方向的通孔，所述定位杆穿过所述锲块的通孔，以定位所述镜头轴线相对于地心方向的张角。

进一步，所述开口边缘对称设置有固定装置，所述固定装置用于固定所述固定杆。

进一步，所述固定装置包括一卡片及对称设置在所述底座上的螺栓，所述固定杆在所述螺栓间穿过，所述卡片扣合在所述固定杆上并通过螺母与所述螺栓连接，以固定所述固定杆。

进一步，所述固定杆具有外螺纹，在所述固定杆的外侧进一步通过螺母固定。

进一步，所述定位杆具有外螺纹，所述定位杆穿过所述锲块的通孔后通过螺母固定。

进一步，所述镜头通过螺栓及螺母固定在所述安装面板。

进一步，所述安装面板的宽度小于等于所述开口的宽度，以便于所述安装面板通过所述开口。

本发明的优点在于：

（1） 高精度低成本的机械底座设计，能够调整镜头轴线相对地心方向的张角，作为适合宽域轨道高度的红外地平仪能够适应不同轨道高度的航天任务提高了红外地平仪通用性，简化开发流程，节约项目成本。能够根据航天器结构设计要求调整红外地平仪的安装位置，例如，可使红外地平仪可在允许的角度范围内侧挂安装，避免星体对地面天线、载荷等物体对红外地平仪视场的干扰。

（2）充分继承现有的红外地平仪的光学与电气设计，仅仅改变结构设计，降低此款红外地平仪的应用门槛。适应现有成熟的卫星星载计算机与单机间的交互方案，降低了应用成本，扩大了应用范围，且成熟的分系统设计与继承能够保证产品的可靠性。

（3） 集成了多个镜头对地安装，镜头安装数量可选，克服了现有技术的冗余方案灵活度不够的缺点，通过调整镜头数量适应不同任务的可靠性与精度要求。

附图说明

图1为本发明底座的结构示意图；

图2为本发明红外地平仪的结构示意图；

图3为红外地平仪的镜头的结构示意图；

图4A为转接板的结构示意图；

图4B为转接板结构分解示意图；

图5为图2所示红外地平仪的俯视图；

图6为锲块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种底座及使用该底座的红外地平仪的具体实施方式做详细说明。

参见图1所示，本发明底座10包括基板11及设置于所述基板11上的外框12。

所述外框12具有多个侧面，在所述外框12的每个侧面上设置有贯穿所述外框侧壁的开口13。在本具体实施方式中，所述外框12为矩形外框，其具有四个侧面，每个侧面上设置有一贯穿所述外框侧壁的矩形开口13。优选地，所述基板11与所述外框12一体成型，以增强所述基板11与所述外框12之间的连接，防止外框12与基板11脱离。

在所述外框12内部设置有一内框14，所述内框14具有多个侧面，所述内框14的侧面与所述外框12的侧面一一对应，所述内框14的每一侧面上设置有沿所述内框14轴向延伸的定位口15，需要安装在所述底座10上的外部构件（附图中未标示）依次穿过所述开口13及定位口14，以定位所述外部构件。在本具体实施方式中，所述内框14为矩形外框，其具有四个侧面，四个侧面与外框12的四个侧面相对应，内框12的每个侧面上设置有沿所述内框14轴向延伸的定位口15。所述内框14的底部与所述基板11连接。优选地，所述基板11与所述内框14一体成型，以增强所述基板11与所述内框14之间的连接，防止内框14与基板11脱离。

进一步，在所述开口13的边缘对称设置有固定装置，在本具体实施方式中，所述固定装置的一个部件为对称设置在底座10上的螺栓16，所述螺栓16通过与卡片（附图中未标示）及螺母（附图中未标示）配合来固定外部构件。

参见图2所示，本发明还提供一种红外地平仪20。所述红外地平仪20包括底座10及镜头21，所述底座10即为上文描述的底座，在此不赘述。所述镜头21通过一转接板22与所述底座10连接。所述镜头21为根据现有的技术防范制造的红外地平仪镜头或现有的红外地平仪镜头。参见图3所示，在本具体实施方式中，所述镜头21包括多个螺丝孔31，用于与所述转接板22连接固定。

参见图4A及图4B所示，所述转接板22包括一用于安装所述镜头21的安装面板23、对称设置在所述安装面板23侧面的固定杆24及设置在所述安装面板23背面的定位杆25，所述定位杆25通过一通孔26安插在所述安装面板23的背面。

继续参见图2所示，所述安装面板23与所述开口13对应。在本具体实施方式中，所述开口13为矩形开口。所述安装面板23的宽度小于或等于所述开口13的宽度，以便于所述安装面板23通过所述开口13。

所述固定杆24固定在所述外框12的侧面，以将所述安装面板23固定。在所述外框的开口13的边缘对称设置有固定装置28，所述固定装置28用于固定所述固定杆24。所述固定装置28包括对称设置在底座10上的螺栓16（标示与附图1中），与所述螺栓16配合使用的卡片29及螺母26。所述固定杆24在所述螺栓16间穿过，所述卡片29扣合在所述固定杆24上并通过螺母26与所述螺栓16连接，以固定所述固定杆24。进一步，所述固定杆24设置有外螺纹，在所述固定杆24的外侧通过一螺母27进一步固定所述固定杆24，以防止固定杆24从固定装置28中脱落。

综合参见图2及图5所示，所述定位杆25穿过所述开口13及定位口15并通过一锲块50定位。参见图6所示，所述锲块50设置有一预先设定轴向方向的通孔60，所述锲块50的一个面与所述内框14的内壁接触，以使得锲块50相对于内框14的位置不变，从而更好地起到定位的作用。

所述通孔60的轴向方向的确定方法如下：根据轨道高度所要求的镜头21的轴线相对地心方向的张角来确定转接板22相对于外框12的侧面的安装角度，该角度方向即为所述通孔60的轴向方向。例如，转接板22相对于外框12的侧面的安装角度为30度，则该30度方向即为所述通孔60的轴向方向。

所述定位杆25穿过所述锲块的通孔60，则确定了转接板22相对于外框12的安装角度，即确定了所述镜头21的轴线相对于地心方向的张角。若需要改变所述镜头21的轴线相对于地心方向的张角，即改变转接板22的安装角度，只需要更换具有相应的轴向方向的通孔的锲块即可。所述锲块50的规格根据转接板22的安装角度确定。进一步，所述定位杆25具有外螺纹，所述定位杆25穿过所述锲块的通孔60后通过螺母51固定。

本发明红外地平仪的安装方法如下：

根据轨道高度所要求的镜头21的轴线相对地心方向的张角来确定转接板22相对于外框12的侧面的安装角度；将所述转接板22调整至相对应的角度；定位杆25穿过具有与转接板22安装角度相应的轴向方向的通孔60的锲块50，以固定所述转接板22的安装角度；使用固定装置28将固定杆24固定在底座的外框12上，通过螺母将穿过通孔60的定位杆25固定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。    

Claims (10)

1.一种底座，包括基板及设置于所述基板上的外框，其特征在于，所述外框具有多个侧面，在所述外框的每个侧面上设置有贯穿所述外框侧壁的开口，在所述外框内部设置有一内框，所述内框具有多个侧面，所述内框的侧面与所述外框的侧面一一对应，所述内框的每一侧面上设置有沿所述内框轴向延伸的定位口，以定位外部构件。

2.根据权利要求1所述的底座，其特征在于，所述基板、外框及内框一体成型。

3.根据权利要求1所述的底座，其特征在于，所述外框为矩形外框，具有四个侧面，所述内框为矩形内框，具有四个侧面。

4.一种红外地平仪，包括底座及镜头，其特征在于，所述底座采用权利要求1所述的底座，所述镜头通过一转接板与所述底座连接，所述转接板包括一用于安装所述镜头的安装面板、对称设置在所述安装面板侧面的固定杆及设置在所述安装面板背面的定位杆，所述安装面板与所述开口对应，所述固定杆固定在所述外框的侧面，所述定位杆穿过所述开口及定位口并通过一锲块定位，所述锲块设置有一预先设定轴向方向的通孔，所述定位杆穿过所述锲块的通孔，以定位所述镜头轴线相对于地心方向的张角。

5.根据权利要求4所述的红外地平仪，其特征在于，所述开口边缘对称设置有固定装置，所述固定装置用于固定所述固定杆。

6.根据权利要求5所述的红外地平仪，其特征在于，所述固定装置包括一卡片及对称设置在所述底座上的螺栓，所述固定杆在所述螺栓间穿过，所述卡片扣合在所述固定杆上并通过螺母与所述螺栓连接，以固定所述固定杆。

7.根据权利要求6所述的红外地平仪，其特征在于，所述固定杆具有外螺纹，在所述固定杆的外侧进一步通过螺母固定。

8.根据权利要求4所述的红外地平仪，其特征在于，所述定位杆具有外螺纹，所述定位杆穿过所述锲块的通孔后通过螺母固定。

9.根据权利要求4所述的红外地平仪，其特征在于，所述镜头通过螺栓及螺母固定在所述安装面板。

10.根据权利要求4所述的红外地平仪，其特征在于，所述安装面板的宽度小于等于所述开口的宽度，以便于所述安装面板通过所述开口。