CN104133201A - 一种基于可变温黑体的星上定标装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于可变温黑体的星上定标装置，用于对星载红外相机进行星上辐射定标。低温黑体采用半导体制冷器进行制冷，半导体制冷器产生的热量通过低惯量、动平衡扇形摆臂的辐射散掉；高温黑体采用电加热器加热。高温和低温黑体的温度可在一定温度范围内调整，可根据需要进行设定。需要对红外相机进行星上辐射定标时，步进电机通过扇形摆臂依次将高温和低温黑体切入光路，定标结束后移出。该星上定标装置采用半导体制冷的低温黑体，扩大了定标温度范围。高温和低温黑体的温度可变，使得可根据观测景物的温度范围来设定合适的高温和低温黑体温度，从而提高定标精度。
Description
技术领域
本发明属于卫星光学遥感器技术领域，涉及一种基于可变温黑体的星上定标装置，用于对星载红外相机进行星上辐射定标。
背景技术
星载红外相机发射入轨后，受空间环境及本身老化等因素的影响，其性能会发生变化；此外，星载红外相机各探测元的响应非均匀性及随时间的变化会影响成像质量。如不进行在轨辐射定标，则会影响图像应用。在轨定标方法很多，包括交叉定标、替代定标以及采用相机携带的定标装置进行的星上定标等，每种定标方法都有其优点和局限性。对于口径较大的红外相机，通常采用置于相机内的黑体作为辐射源对其进行星上辐射定标。
美国Landsat-7卫星上的ETM+热红外谱段的星上定标采用高温黑体和常温黑体，其中高温黑体可设置3个温度点(30℃，37℃，46℃)，常温黑体的温度为其所处的环境温度；美国多光谱热成像仪(MTI)热红外谱段的星上定标采用高温黑体和常温黑体，高温黑体温度为360K，常温黑体温度为280K；中国“资源一号”卫星03星和04星上的红外相机热红外谱段的星上定标采用高温黑体和常温黑体，其中高温黑体温度为42℃和67℃，常温黑体的温度为其所处的相机环境温度。从国内外类似载荷来看，目前星载红外相机采用的星上定标高低温黑体通常设定在固定温度点，局限了其可标定的温度范围，导致辐射定标精度偏低，难以满足用户对遥感数据日益严格的定量化使用要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于可变温黑体的星上定标装置，可根据观测景物的温度范围来设定合适的高温和低温黑体温度，从而提高定标精度。
本发明的技术方案是：一种基于可变温黑体的星上定标装置，包括高温黑体、低温黑体、步进电机、摆动安装板、支架和控温电路；高温黑体、低温黑体均固定安装在摆动安装板上；步进电机安装在支架上，摆动安装板与步进电机配合安装；在星载红外相机对目标成像时，摆动安装板将高温黑体和低温黑体切换置于相机光路外；当进行星上辐射定标时，控温电路分别将高温黑体和低温黑体根据观测景物的温度范围控制到预设温度，步进电机驱动摆动安装板依次将高温黑体和低温黑体切入光路，完成星上辐射定标后移出光路；
所述的高温黑体由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理；高温黑体的光束入射面呈“V”槽型，光束出射面导热安装电加热器；高温黑体内部安装有测温热敏电阻；
所述的低温黑体由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理；低温黑体的光束入射面呈“V”槽型，光束出射面导热安装半导体制冷器，低温黑体内部安装有测温热敏电阻。
所述的摆动安装板采用高导热率材质制成。
支架采用钛合金材质，且表面经过黑色阳极化处理。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明一方面在一块安装板上安装高温黑体和低温黑体，控温及测温措施均直接实施在黑体上，结构布局紧凑，可以明显减小星上定标装置的外型及重量，满足星载红外相机小型化、轻量化的需求；另一方面可根据定标需求，通过电加热器和半导体制冷器分别对黑体加热和致冷实现大温度范围的调节，使定标黑体的温度点可调，从而为星载红外相机提供更佳的辐射定标精度。
附图说明
图1为基于可变温高温和低温黑体的星上定标装置示意图；
图2为高温黑体切入光路位置示意图；
图3为低温黑体切入光路位置示意图；
图4为高温黑体组成示意图；
图5为低温黑体组成示意图。
具体实施方式
本发明一种基于可变温黑体的星上定标装置，该星上定标装置包括低温黑体组件、高温黑体组件、摆动机构、支撑机构。
低温黑体组件包括低温黑体1、半导体制冷器8和测温热敏电阻7，高温黑体组件包括高温黑体2、电加热器6和测温热敏电阻7：低温黑体1和高温黑体2通过紧固件固定在摆动机构上；高温黑体1和低温黑体2均采用导热性能好的铝合金，表面黑色阳极化处理，处理后发射率优于0.97；高温黑体1的光束入射面呈“V”槽型，光束出射面导热安装电加热器6；低温黑体2的光束入射面呈“V”槽型，光束出射面导热安装半导体制冷器8。半导体制冷器7与低温黑体1、摆动机构接触面之间涂有导热硅胶，电加热器6与高温黑体2之间涂有导热硅胶，以提升半导体制冷器8与低温黑体1以及摆动机构之间、电加热器6与高温黑体2之间的热传导；高温黑体1和低温黑体2侧边开有两孔，孔内各安装一支测温热敏电阻7，以对高温黑体1和低温黑体2进行测温。
摆动机构主要由步进电机3和摆动安装板4组成：步进电机3采用标准型号产品；摆动安装板4为扇形，并采用导热性能好的铝合金制成，表面黑色阳极化处理，处理后发射率优于0.85；摆动安装板4考虑低温黑体组件、高温黑体组件并配合相应配重块实现低惯量、动平衡设计；摆动安装板4与步进电机3配合安装。在星载红外相机对目标成像时，摆动安装板4将高温黑体1和低温黑体2切换置于相机光路外；当进行星上辐射定标时，控温电路分别将高温黑体1和低温黑体2控制到预设温度，步进电机3驱动摆动安装板4依次将高温黑体1和低温黑体2切入光路，完成星上辐射定标后移出光路。
支撑机构主要由支架5组成，支架5采用比刚度高的钛合金，支架5表面黑色阳极化处理。步进电机3安装在支架5上。
本发明已在多个星载红外相机预研、在研及发射型号上使用。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。
Claims (3)
1.一种基于可变温黑体的星上定标装置，其特征在于：包括高温黑体(1)、低温黑体(2)、步进电机(3)、摆动安装板(4)、支架(5)和控温电路；高温黑体(1)、低温黑体(2)均固定安装在摆动安装板(4)上；步进电机(3)安装在支架(5)上，摆动安装板(4)与步进电机(3)配合安装；在星载红外相机对目标成像时，摆动安装板(4)将高温黑体(1)和低温黑体(2)切换置于相机光路外；当进行星上辐射定标时，控温电路分别将高温黑体(1)和低温黑体(2)根据观测景物的温度范围控制到预设温度，步进电机(3)驱动摆动安装板(4)依次将高温黑体(1)和低温黑体(2)切入光路，完成星上辐射定标后移出光路；
所述的高温黑体(1)由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理；高温黑体(1)的光束入射面呈“V”槽型，光束出射面导热安装电加热器(6)；高温黑体(1)内部安装有测温热敏电阻(7)；
所述的低温黑体(2)由高导热率材质制成，且表面经过黑色阳极化处理；低温黑体(2)的光束入射面呈“V”槽型，光束出射面导热安装半导体制冷器(8)，低温黑体(2)内部安装有测温热敏电阻(7)。
2.根据权利要求1所述的一种基于可变温黑体的星上定标装置，其特征在于：所述的摆动安装板(4)采用高导热率材质制成。
3.根据权利要求1所述的一种基于可变温黑体的星上定标装置，其特征在于：支架(5)采用钛合金材质，且表面经过黑色阳极化处理。
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