CN104749089A - 一种使用无热沉准直镜的太阳模拟器 - Google Patents

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tank
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彭月
王景峰
华昊
陈红
苏必达
邓蓉
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Abstract

本发明涉及一种使用无热沉准直镜的太阳模拟器，包括：光源系统、真空系统主罐和真空系统副罐。其中，真空系统副罐内设置有准直镜框架，准直镜设置在准直镜框架上，准直镜框架与真空系统副罐的内壁相连，真空系统副罐的外壁与暴露于空气中，准直镜通过准直镜框架以及真空系统副罐壁进行传导散热。根据本发明的太阳模拟器结构简单；准直镜的温度变化范围小、使用寿命长；准直镜的面形发生变化小，太阳模拟器长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性高。

Description

一种使用无热沉准直镜的太阳模拟器
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种使用无热沉准直镜的太阳模拟器。
背景技术
以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。
在大气层外飞行的空间目标受到的环境辐射主要有太阳辐射、地球反射太阳光的辐射和地球辐射等。为了拓展空间目标试验研究的技术途经，需要建立一套模拟空间环境的极端条件的技术和实验设备，在实验室内逼真再现空间环境的真空、低温、冷黑和辐照特性，进行地面模拟验证试验。
太阳模拟器是一种模拟空间环境的实验设备。现有的太阳模拟器一般包括光源系统、真空系统主罐和真空系统副罐，光源系统设置在真空系统副罐外，真空系统副罐内设置有准直镜，准直镜将光源系统发出的发散光束转化成接近平行光，被辐照体放置在真空系统主罐内，在真空低温环境下进行测试。
由于准直镜位于真空罐中，无法通过空气对流进行热交换，太阳模拟器工作时准直镜温度会不断升高。目前，一般通过为准直镜所在的副罐壁添加热沉进行散热。由于在副罐壁添加热沉，因此副罐的结构较为复杂。在副罐壁添加热沉能够使得准直镜的温度变化范围控制在-50℃～80℃之间。然而，-50℃～80℃的温度变化范围依然较大，准直镜容易损坏、使用寿命短，且准直镜的面形会发生变化，进而影响太阳模拟器长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性。
因此，现有技术中需要一种能够解决由于太阳模拟器工作时准直镜温度变化范围大而导致准直镜使用寿命短、太阳模拟器结构复杂且长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性差的问题的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够延长准直镜使用寿命短、降低太阳模拟器结构的复杂程度、提高太阳模拟器长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性的使用无热沉准直镜的太阳模拟器的技术方案。
根据本发明的使用无热沉准直镜的太阳模拟器，包括：光源系统、真空系统主罐和真空系统副罐；光源系统设置在所述真空系统副罐外，用于模拟太阳辐照；真空系统副罐内设置有准直镜，用于将光源系统发出的发散光束引入真空系统副罐内并转化成接近平行光；被辐照体放置在真空系统主罐内，在真空低温环境下进行测试；其中，真空系统副罐内设置有准直镜框架，准直镜框架与真空系统副罐的内壁相连，真空系统副罐的外壁与暴露于空气中；准直镜设置在准直镜框架上，准直镜通过准直镜框架以及真空系统副罐壁传导散热。
根据本发明的太阳模拟器的一个优选的实施例，准直镜框架通过支承机构固定地设置在真空系统副罐内，支承机构能够在水平方向和/或垂直方向上调节准直镜。
根据本发明的太阳模拟器的再一个优选的实施例，真空系统主罐与真空系统副罐之间设置有扩展热沉，以减少真空系统副罐罐壁对真空系统主罐的辐射。真空系统副罐内设置有多个准直镜，准直镜设置在真空系统副罐内远离所述真空系统主罐的一端。
根据本发明的使用无热沉准直镜的太阳模拟器，真空系统副罐内设置有准直镜框架，准直镜设置在准直镜框架上，准直镜框架与真空系统副罐的内壁相连，真空系统副罐的外壁与暴露于空气中，准直镜通过准直镜框架以及真空系统副罐壁进行传导散热。根据本发明的太阳模拟器结构简单；准直镜的温度变化范围小、使用寿命长；准直镜的面形发生变化小，太阳模拟器长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性高。
附图说明
通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的太阳模拟器的真空系统主罐与真空系统副罐示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。
根据本发明的使用无热沉准直镜的太阳模拟器包括：光源系统、真空系统主罐1和真空系统副罐3。
光源系统设置在真空系统副罐3外，用于模拟太阳辐照。太阳模拟器一般采用离轴准直光学系统，离轴准直光学系统可获得较高的辐照体均匀度，同时由于被辐照体对称轴与光源系统的光轴有一定夹角,可以消除被辐照体表面二次和多次反射带来的辐照度误差。本发明中所采用的光源系统为本领域公知常识，此处不再赘述。
真空系统副罐3内设置有准直镜4，优选地，准直镜4设置在真空系统副罐3内远离真空系统主罐1的一端，用于将光源系统发出的发散光束转化成接近平行光。准直镜4可以是一个，也可以根据实际情况设置成多个。
由于准直镜位于真空罐中，无法通过空气对流进行热交换，太阳模拟器工作时准直镜的温度会不断升高。传统的太阳模拟器一般通过为准直镜所在的副罐壁添加热沉进行散热。由于在副罐壁添加热沉，因此副罐的结构较为复杂。在副罐壁添加热沉能够使得准直镜的温度变化范围控制在-50℃～80℃之间。然而，-50℃～80℃的温度变化范围依然较大，准直镜容易损坏、使用寿命短，且准直镜的面形会发生变化，进而影响太阳模拟器长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性。
为了降低太阳模拟器的结构复杂程度，根据本发明的太阳模拟器的真空系统副罐3内不添加热沉。真空系统副罐3内设置准直镜框架(图中未示出)，准直镜4设置在准直镜框架上，准直镜框架与真空系统副罐3的内壁相连，真空系统副罐3的外壁与暴露于空气中，准直镜4通过准直镜框架以及真空系统副罐3的罐壁进行传导散热。优选地，准直镜框架通过支承机构(图中未示出)固定地设置在真空系统副罐3内，支承机构能够在水平方向和/或垂直方向上调节准直镜4的位置。根据本发明的太阳模拟器工作时，准直镜的温度变化范围能够控制在20℃～30℃之间，避免了由于准直镜温度变化范围大而导致准直镜使用寿命短的问题；此外，由于准直镜温度变化小，准直镜的面形发生变化小，太阳模拟器长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性高。
真空系统主罐1与真空系统副罐3之间还可以设置有扩展热沉2，以减少真空系统副罐罐壁3对真空系统主罐1的辐射，保证真空系统主罐1内的真空低温环境。
被辐照体(图中未示出)放置在真空系统主罐1内，光源系统发出的发散光束被真空系统副罐3内的准直镜转化成接近平行光，该平行光穿过真空系统副罐3进入真空系统主罐1内，并辐照在被辐照体，从而在真空低温的环境下完成模拟测试。
根据本发明的太阳模拟器结构简单；工作时，准直镜通过准直镜框架以及真空系统副罐壁进行传导散热，准直镜的温度变化范围小、使用寿命长；准直镜的面形发生变化小，太阳模拟器长期工作时的测试面辐照均匀度的稳定性高。
虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。

Claims (1)

1.一种使用无热沉准直镜的太阳模拟器，包括：光源系统、真空系统主罐和真空系统副罐；
所述光源系统设置在所述真空系统副罐外，用于模拟太阳辐照；
所述真空系统副罐内设置有准直镜，用于将所述光源系统发出的发散光束引入所述真空系统副罐内并转化成接近平行光；
被辐照体放置在所述真空系统主罐内，在真空低温环境下进行测试；
其特征在于：
所述真空系统副罐内设置有准直镜框架，所述准直镜框架与所述真空系统副罐的内壁相连，所述真空系统副罐的外壁与暴露于空气中；
所述准直镜设置在所述准直镜框架上，所述准直镜通过所述准直镜框架以及所述真空系统副罐壁传导散热。
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