CN110737062A - 一种电磁兼容性强的空间光学成像系统 - Google Patents

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indium tin
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杨磊
王浩
梅超
史魁
闫阿奇
冯佳
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XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
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Abstract

本发明公开了一种电磁兼容性强的空间光学成像系统，解决了由于空间光学成像系统中镜头部分屏蔽效果差，导致空间光学成像系统电磁泄露的问题。该空间光学成像系统包括基体以及镜头部分，基体与镜头部分连接的位置，且位于空间光学成像系统内部传感器之前增设导电滤光片；导电滤光片包括玻璃以及玻璃表面镀设的氧化铟锡膜层；导电滤光片采用胶粘的方式固定于所述基体上。

Description

一种电磁兼容性强的空间光学成像系统
技术领域
本发明涉及一种光学成像系统，具体涉及一种电磁兼容性强的空间光学成像系统。
背景技术
电磁兼容涉及电磁能量的发射、传输和接收三个方面，这三个方面构成电磁兼容问题的基本框架。源产生辐射，传输途径或耦合将辐射能量传递到接收者，即“干扰源→干扰途径→被干扰对象”构成了电磁兼容问题的三要素。这三要素同时存在，电磁问题才会出现，而解决电磁兼容问题的方向也在这三要素中，也就是通常使用的滤波、屏蔽、接地。
其中，屏蔽体的总体屏蔽效能是由屏蔽体中最薄弱的环节决定的(通常情况下，屏蔽体中最薄弱的环节是各种缝隙和孔洞)，要使屏蔽体的屏蔽效能达到某一个值,屏蔽体上所有部位都要达到这个值,即各部位屏蔽效能的匹配是十分重要的。
静电屏蔽应具有完善的屏蔽体和良好的接地；电磁屏蔽要求屏蔽体具有良好的导电连续性和良好的接地。
而在实际产品上有许多泄漏源，例如：不同部分结合处的缝隙通风口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等，均属于泄漏源。
在空间光学成像系统中，由于空间光学成像系统的外壳部分均是采用金属材料制作而成，因此屏蔽效果较好，但是镜头部分作为空间光学成像系统的重要组成部分，由于镜头一般采用玻璃材质，不能与金属结构材料形成良好的导电性能，从而也成为了光学系统的泄漏源。
发明内容
为了解决背景技术提出的空间光学成像系统中镜头部分屏蔽效果差，导致空间光学成像系统电磁泄露的问题，本发明提供了一种电磁兼容性强的空间光学成像系统。
本发明的具体技术方案是：
本发明一种电磁兼容性强的空间光学成像系统，包括基体以及镜头部分，其改进之处在：在基体上与镜头部分连接的位置，且位于空间光学成像系统内部传感器之前增设导电滤光片；导电滤光片包括玻璃以及玻璃表面镀设的氧化铟锡膜层；导电滤光片采用胶粘的方式固定于所述基体上。
进一步地，上述导电滤光片通过高导电单组份RTV硅橡胶粘结于基体上。
进一步地，所述氧化铟锡膜层的阻值Rs需要满足以下关系式：
s＝-10lgTc0；
Figure BDA0002201108360000022
其中，s为自由空间中氧化铟锡膜层的屏蔽效率；
Tc0为光垂直入射至导电滤光片时氧化铟锡膜层的电磁透过率；
c是真空中的光速；
d是氧化铟锡膜层的厚度；
ε0是自由空间的介电常数；
σ0是氧化铟锡膜层材料的直流电导率；
377Ω是自由空间的阻抗。
进一步地，上述氧化铟锡膜层在其可见光区的透光率达80％以上。
本发明的有益效果是：
本发明在光学系统的镜头部分和基体部分增加了导电滤光片并利用胶粘的方式将导电滤光片固定在基板与镜头部分之间，利用了高导电单组份硅橡胶具有良好的导电性能，通过胶粘将导电滤光片膜层与金属基板进行电导通，从而大大降低了光学系统的电磁屏蔽指数。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为0°视场时，视场内杂散光分析结果图。
图3为10°视场时，视场内杂散光分析结果图。
图4为20°视场时，视场内杂散光分析结果图。
图5为40°视场时，视场内杂散光分析结果图。
图6为70°视场时，视场内杂散光分析结果图。
附图标记如下：
1-基体、2-镜头部分、3-导电滤波片。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种电磁兼容性强的空间光学成像系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分；再次，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
实施例
结构说明
如图1所示，该电磁兼容性强的空间光学成像系统，包括基体1以及镜头部分2，在基体1上与镜头部分2连接的位置，且位于空间光学成像系统内部传感器之前增设导电滤光片3；导电滤光片3包括玻璃以及玻璃表面镀设的氧化铟锡膜层；导电滤光片3采用胶粘(本实施例中导电滤光片通过高导电单组份RTV硅橡胶粘结于基体上)的方式定固于所述基体上。
且导电滤光片中的氧化铟锡膜层的阻值Rs和透光率需满足以下条件：
一、氧化铟锡膜层的阻值Rs需满足以下关系：
Figure BDA0002201108360000031
s＝-10lgTc0；
Figure BDA0002201108360000041
其中，s为自由空间中氧化铟锡膜层的屏蔽效率；
Tc0为光垂直入射至导电滤光片时氧化铟锡膜层的电磁透过率；
c是真空中的光速；
d是氧化铟锡膜层的厚度；
ε0是自由空间的介电常数，
σ0是氧化铟锡膜层材料的直流电导率；
377Ω是自由空间的阻抗。
二、氧化铟锡膜层在其可见光区的透光率达80％以上。
本实施例中氧化铟锡膜层的阻值Rs为8.6欧姆，氧化铟锡膜层的透光率为80％。
本实施例中导电滤光片是贴在基板上，在设计时采用高导电单组份RTV(室温硫化型)硅橡胶(GD-500)来粘结导电滤光片与基板。对属于非磁体的屏蔽EMI(电磁干扰)聚合物材料，SE(屏蔽效果)主要取决于其导电性。导电能力越大(体积电阻率越小)，则屏蔽效果越好。目前使用的各种电子设备的屏蔽材料，一般要求SE达到35dB以上(即体积电阻率≤0.1Ω·cm以下)。下表为GD-500的指标。GD-500具有大于60dB的屏蔽效果。
表1 GD-500特性
Figure BDA0002201108360000042
Figure BDA0002201108360000051
试验验证
1、导电滤光片对成像效果的影响分析
设置导电滤光片电阻值为8.6欧姆，透过率为0.8，然后通过tracepro仿真软件进行各个视场条件下的光线追迹。每隔5°取一个点进行分析，分析结果如下图所示，其中图2至图5为视场内杂散光分析结果，其余为视场外分析结果，图6分析到70°视场情况，此时基本上已经很少光线进入镜头，超过90°时光线已经完全位于镜头侧后方，无光线进入镜头，故不再分析。
根据上述分析可知各个光轴成像点能量约为3×109W/m2，此时杂散光所成照度在靶面分布较为均匀，约为1×106W/m2，杂散背景与目标形成的对比度约为69dB，大于指标要求的60dB，实际中目标无法达到饱和，故影响不大。
根据上述试验分析可知增加导电滤光片，对空间光学成像系统的成像质量影响不大，各项指标依然符合要求。
2、导电滤光片屏蔽效果测试
在某电磁兼容测试试验室对导电滤光片进行测试，测试其衰减特性，数据如下：
表2测试衰减数据
Figure BDA0002201108360000052
Figure BDA0002201108360000061
参考值为无导电膜时滤光片测的参考值；测试值时加上导电膜时滤光片的衰减值。从测试结果可以看出，在1GHz～3GHz频段，导电滤光片至少衰减20dB以上，满足设计需要。
结论
本次试验验证主要对光学玻璃不导电而导致的电磁兼容性问题进行分析，在光学系统增加了导电滤光片；从工艺上提供了一种可以将导电滤光片与基板粘合的方式。经过仿真与实际测试，采用导电滤光片和导电胶粘结的方式，在1GHz～3GHz频段，能够将光学系统的电磁屏蔽指数降低至少20dB。
最后所应说明的是，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (4)

1.一种电磁兼容性强的空间光学成像系统，包括基体以及镜头部分，其特征在于：基体与镜头部分连接的位置，且位于空间光学成像系统内部传感器之前增设导电滤光片；导电滤光片包括玻璃以及玻璃表面镀设的氧化铟锡膜层；导电滤光片采用胶粘的方式固定于所述基体上。
2.根据权利要求1所述的电磁兼容性强的空间光学成像系统，其特征在于：所述导电滤光片通过高导电单组份RTV硅橡胶粘结于基体上。
3.根据权利要求1所述的电磁兼容性强的空间光学成像系统，其特征在于：所述氧化铟锡膜层的阻值Rs需要满足以下关系式：
Figure FDA0002201108350000011
s＝-10lgTc0；
Figure FDA0002201108350000012
其中，s为自由空间中氧化铟锡膜层的屏蔽效率；
Tc0为光垂直入射至导电滤光片时氧化铟锡膜层的电磁透过率；
c是真空中的光速；
d是氧化铟锡膜层的厚度；
ε0是自由空间的介电常数，
σ0是氧化铟锡膜层材料的直流电导率；
377Ω是自由空间的阻抗。
4.根据权利要求1所述的电磁兼容性强的空间光学成像系统，其特征在于：所述氧化铟锡膜层在其可见光区的透光率达80％以上。
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