CN111238637A - 一种星载电离层光度计 - Google Patents
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Abstract
本发明属于空间光电探测技术领域，具体涉及一种星载电离层光度计，其包括：所述星载电离层光度计包括：方形箱体(1)和多个探测通道；方形箱体(1)上并列设置多个探测通道；所述探测通道包括：第一遮光筒(2)、反射镜组件(3)、探测器组件(4)、电子学电路板(5)和第二遮光筒(16)；第一遮光筒(2)设置在方形箱体(1)上，且垂直于方形箱体(1)；反射镜组件(3)、探测器组件(4)、电子学电路板(5)均安装在方形箱体(1)内部，反射镜组件(3)位于第一遮光筒(2)的正下方，反射镜组件(3)后设置探测器组件(4)，并通过位于二者之间的第二遮光筒(16)将反射镜组件(3)与探测器组件(4)连接在一起；电子学电路板(5)设置探测器组件(4)的一侧。
Description
技术领域
本发明属于空间光电探测技术领域，具体涉及一种星载电离层光度计。
背景技术
电离层是空间天气中的一个重要区域，也是人类空间活动最重要的区域之一，其时空变化对卫星导航定位、地空无线电通信等系统电波信号传播有着重要影响，对其状态和变化的监测预警是空间天气业务中的重要组成部分。
电离层光度计作为空间天气仪器载荷之一，主要用于测量电离层远紫外气辉，通过反演获得电离层表征参数。但是，现有的电离层光度计存在灵敏度低、低杂散光抑制能力、市场范围窄、大大加长了在轨重复周期的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，为解决现的电离层光度计存在上述缺陷，本发明提出了一种星载电离层光度计，该星载电离层光度计具有高灵敏度、高杂散光抑制能力的特点，并具有更宽视场范围，极大地缩短了在轨重复周期。
为了实现上述目的，本发明提出了一种星载电离层光度计，其包括：方形箱体和多个探测通道；方形箱体上并列设置多个探测通道；
所述探测通道包括：第一遮光筒、反射镜组件、探测器组件、电子学电路板和第二遮光筒；
第一遮光筒设置在方形箱体上，且垂直于方形箱体；反射镜组件、探测器组件和电子学电路板均安装在方形箱体内部，反射镜组件位于第一遮光筒的正下方，反射镜组件后设置探测器组件，并通过位于二者之间的第二遮光筒将反射镜组件与探测器组件连接在一起；电子学电路板设置探测器组件的一侧。
作为上述技术方案的改进之一，所述方形箱体包括：上板、下板、左板、右板、前板和后板；上板和下板相对放置，左板和右板相对放置，前板和后板相对放置，上述上板、下板、左板、右板、前板和后板组合在一起形成方形箱体结构。
作为上述技术方案的改进之一，所述第一遮光筒安装于方形箱体的上板之上，所述第一遮光筒内壁设有多重光阑。
作为上述技术方案的改进之一，所述反射镜组件包括：镜座、离轴抛物面反射镜、压片、光阑板；
所述镜座的斜面上安装离轴抛物面反射镜，并通过压片盖在离轴抛物面反射镜上，通过螺钉固定在镜座上；镜座的顶部开有圆孔，并固定在离轴抛物面反射镜之上，且在镜座的侧面安装光阑板，光阑板的中部开有圆孔，在该圆孔处安装第二遮光筒。
作为上述技术方案的改进之一，所述镜座为长方体框架结构，该长方体框架结构的内部设置直角三角形框架，且其斜面上开有不规则形状凹槽，用于安装离轴抛物面反射镜，且该不规则形状凹槽的四周分别增设小孔，用于注入橡胶，长方体框架结构的两侧分别增设加强筋，用于提高强度。
作为上述技术方案的改进之一，所述离轴抛物面反射镜，用于将电离层气辉或极光成像到探测器组件上。离轴抛物面反射镜的离轴角为90度。
作为上述技术方案的改进之一，所述探测器组件包括：底座、光电倍增管、管座、聚四氟乙烯片、左压片、分压电路板、左盖板、凸台、右盖片、光阑、氟化钡窗口、压圈、前放电路板、上屏蔽盒、下屏蔽盒和绝缘片；
绝缘片上开有矩形孔，前放电路板设置在绝缘片上，二者通过螺钉固定在一起；前放电路板上安装上屏蔽盒，前放电路板的背板上安装下屏蔽盒，上屏蔽盒和下屏蔽盒相对放置，且下屏蔽盒安装在绝缘片上开设的矩形孔处，光电倍增管安装在上屏蔽盒上，底座盖在光电倍增管上，并固定在前放电路板上；光电倍增管上设置的镜头与底座上开设的氟化钡窗口相对，氟化钡窗口上增设光阑板，光阑板上安装滤光片，并通过压圈压住，通过螺钉将光阑板固定在底座上；光电倍增管的一端由外至内依次安装左盖板、分压电路板、左压片、管座、聚四氟乙烯片，并通过左盖板固定在底座的侧面；光电倍增管的另一端由外到内依次安装右盖片和凸台，并通过右盖片固定在底座的相对侧面。
作为上述技术方案的改进之一，所述右盖片上设有圆形凸台，其与凸台配合安装；凸台上设有小圆台，该小圆台与光电倍增管的端部配合安装。
作为上述技术方案的改进之一，所述底座内部填充了硅橡胶，固定光电倍增管。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明的星载电离层光度计可以同时观测多个探测通道，无需扫描，具有更宽的视场范围，缩短了在轨测试重复周期。
附图说明
图1是本发明的一种星载多通道电离层光度计的结构示意图；
图2是本发明的一种星载多通道电离层光度计的爆炸图；
图3是本发明的一种星载多通道电离层光度的内部结构示意图；
图4是图3中示出的本发明的一种星载多通道电离层光度的离轴抛物面反射镜的结构示意图；
图5是图2中示出本发明的一种星载多通道电离层光度的探测器组件的结构示意图；
图6是图2中示出本发明的一种星载多通道电离层光度的探测器组件的爆炸图；
图7是图2中示出本发明的一种星载多通道电离层光度的反射镜组件的镜座的爆炸图。
附图标记：
1、方形箱体 2、第一遮光筒 3、反射镜组件
4、探测器组件 5、电子学电路板 6、上板
7、下板 8、左板 9、右板
10、前板 11、后板 12、镜座
13、离轴抛物面反射镜 14、压片 15、光阑板
16、第二遮光筒 17、底座 18、光电倍增管
19、管座 20、聚四氟乙烯片 21、左压片
22、分压电路板 23、左盖板 24、凸台
25、右盖片 26、光阑 27、氟化钡窗口
28、压圈 29、前放电路板 30、上屏蔽盒
31、下屏蔽盒 32、绝缘片 33、遮光板
34、加强筋
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提供了一种星载电离层光度计，解决星载电离层光度计瞬时视场小、在轨重复周期时间长的问题，利用该装置可以将传统的电离层光度计视场增加3倍，提高了采样视场范围，缩短了在轨重复周期。
所述星载电离层光度计包括：方形箱体1和多个探测通道；在本实施例中，方形箱体1上并列设置三个探测通道；所述三个探测通道之间通过设置在方形箱体内的电子学电路板5隔离，避免相互干扰；
所述探测通道包括：第一遮光筒2、反射镜组件3、探测器组件4、电子学电路板5和第二遮光筒16；
第一遮光筒2设置在方形箱体1上，且垂直于方形箱体1；反射镜组件3、探测器组件4和电子学电路板5安装在方形箱体1内部，反射镜组件3位于第一遮光筒2的正下方，反射镜组件3后设置探测器组件4，并通过位于二者之间的第二遮光筒16将反射镜组件3与探测器组件4连接在一起；电子学电路板5设置探测器组件4的一侧，形成隔板，用于与其他探测通道进行隔离，并实现对信号的接收与处理；其中，上述五者均固定在方形箱体1的下板7上。
所述方形箱体1包括：上板6、下板7、左板8、右板9、前板10和后板11；上板6和下板7相对放置，左板8和右板9相对放置，前板10和后板11相对放置，上述上板6、下板7、左板8、右板9、前板10和后板11组合在一起形成方形箱体结构。其中，下板7上设有六个安装突耳，用于与卫星平台相连。
在本实施例中，如图2所示，所述左板8、右板9、前板10和后板11的外壁上均匀开设多个凹槽，用于减轻重量。
所述第一遮光筒2安装于方形箱体1的上板6之上，并通过螺钉固定，所述第一遮光筒2内壁设有多重光阑，可以抑制杂光。
如图2和3所示，所述反射镜组件3包括：镜座12、离轴抛物面反射镜13、压片14、光阑板15；
所述镜座12的斜面上安装离轴抛物面反射镜13，并通过压片14盖在离轴抛物面反射镜13上，通过螺钉固定在镜座12上；镜座12的顶部开有圆孔，并固定在离轴抛物面反射镜13之上，且在镜座12的侧面安装光阑板15，光阑板15的中部开有圆孔，在该圆孔处安装第二遮光筒16。
其中，所述离轴抛物面反射镜13安装于镜座12内，所述压片14，用于固定离轴抛物面反射镜13，所述光阑板15固定于镜座12的侧面，可以限制通光口径，所述第二遮光筒16固定于开设在光阑板15中部的圆孔处，可以抑制杂光。
如图7所示，所述镜座12为长方体框架结构，即该框架结构的上、下、左、右、前、后面均开有矩形孔，该长方体框架结构的内部设置直角三角形框架，且其斜面上开有不规则形状凹槽，用于安装离轴抛物面反射镜13，且该不规则形状凹槽的四周分别增设小孔，用于注入橡胶，以增强抗震性；长方体框架结构的底部分别开有四个安装孔，用于通过螺钉将其固定在底板7上；长方体框架结构的两侧分别增设加强筋34，用于提高强度。长方体框架结构的顶部开设的矩形孔用来固定光阑板15，长方体框架结构的后端开设的矩形孔用来安装遮光板33。
如图4所示，所述离轴抛物面反射镜13，用于将电离层气辉或极光成像到探测器组件4上。离轴抛物面反射镜的离轴量较大，使得离轴角为90度折转角，将光轴进行了90度折叠，便于安装。其中，离轴量指入射光轴与旋转对称轴的距离；离轴角是指入射光轴与出射光轴的夹角。
如图5和6所示，所述探测器组件4包括：底座17、光电倍增管18、管座19、聚四氟乙烯片20、左压片21、分压电路板22、左盖板23、凸台24、右盖片25、光阑26、氟化钡窗口27、压圈28、前放电路板29、上屏蔽盒30、下屏蔽盒31和绝缘片32；
绝缘片32上开有矩形孔，前放电路板29设置在绝缘片32上，二者通过螺钉固定在一起；前放电路板29上安装上屏蔽盒30，前放电路板29的背板上安装下屏蔽盒31，上屏蔽盒30和下屏蔽盒31相对放置，且下屏蔽盒31安装在绝缘片32上开设的矩形孔处，光电倍增管18安装在上屏蔽盒30上，底座17盖在光电倍增管18上，并固定在前放电路板29上；光电倍增管18上设置的镜头与底座17上开设的氟化钡窗口27相对，氟化钡窗口27上增设光阑板26，光阑板26上安装滤光片，并通过压圈28压住，通过螺钉将光阑板26固定在底座17上；光电倍增管18的一端由外至内依次安装左盖板23、分压电路板22、左压片21、管座19、聚四氟乙烯片20，并通过左盖板23固定在底座17的侧面；光电倍增管18的另一端由外到内依次安装右盖片25和凸台24，并通过右盖片25固定在底座17的相对侧面。
所述右盖片25上设有圆形凸台，其与凸台24配合安装；凸台24上设有小圆台，该小圆台与光电倍增管18的端部配合安装。
所述光电倍增管18为日本滨松端窗结构日盲型光电倍增管。
所述底座17内部填充了硅橡胶QD231，用于固定光电倍增管18，同时起到减震的作用。
如图6所示，所述光电倍增管18的左端安插在管座17上，所述管座17固定于左压片21上，且位于左压片21与聚四氟乙烯片20之间。所述左压片21及光电倍增管18从左向右插入底座内，并用螺钉固定。
所述分压电路板22安装在左盖板23上，所述左盖板23再固定于底座17的侧面。
所述滤光片安装在光阑板26上，并用压圈28固定。所述滤光片通过螺钉固定于底座17上。
所述前放电路板29从下向上固定于底座17，缩短了与光电倍增管18的距离，避免产距离产生的信号损失或噪声。
所述前放电路板29的正面板和被面板分别对应地装有上屏蔽盒30和下屏蔽盒31，对前放信号信息屏蔽，放置其他电磁波干扰前放信号。
所述底座17安装在绝缘片32上，避免底座17和外部仪器的底板导通。
所述电子学电路板5起到隔离作用，这样的结构设置使得整体布局紧凑。所述电子学电路板5为本领域公知的电子学处理装置，采用的电子学电路板5为TIP-C-ELECTRONIC-03，负责将信号转发给卫星平台。
所述星载电离层光度计的工作过程如下：
处于开机状态时，探测目标的光线会通过三个第一遮光筒2进入对应的离轴抛物面反射镜13，然后被离轴抛物面反射镜13聚集到光电倍增管18上。光电倍增管18收集信号，通过前放电路29放大信号，再通过电子学电路板5将放大后的信号进行接收与处理，并将处理后的信号传输到卫星平台。
处于关机状态时，所有电子学及探测器都关闭。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种星载电离层光度计，其特征在于，其包括：所述星载电离层光度计包括：方形箱体(1)和多个探测通道；方形箱体(1)上并列设置多个探测通道；
所述探测通道包括：第一遮光筒(2)、反射镜组件(3)、探测器组件(4)、电子学电路板(5)和第二遮光筒(16)；
第一遮光筒(2)设置在方形箱体(1)上，且垂直于方形箱体(1)；反射镜组件(3)、探测器组件(4)、电子学电路板(5)均安装在方形箱体(1)内部，反射镜组件(3)位于第一遮光筒(2)的正下方，反射镜组件(3)后设置探测器组件(4)，并通过位于二者之间的第二遮光筒(16)将反射镜组件(3)与探测器组件(4)连接在一起；电子学电路板(5)设置探测器组件(4)的一侧。
2.根据权利要求1所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述方形箱体(1)包括：上板(6)、下板(7)、左板(8)、右板(9)、前板(10)和后板(11)；上板(6)和下板(7)相对放置，左板(8)和右板(9)相对放置，前板(10)和后板(11)相对放置，上板(6)、下板(7)、左板(8)、右板(9)、前板(10)和后板(11)组合在一起形成方形箱体结构。
3.根据权利要求1所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述第一遮光筒(2)安装于方形箱体(1)的上板(6)之上，所述第一遮光筒(2)内壁设有多重光阑。
4.根据权利要求1所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述反射镜组件(3)包括：镜座(12)、离轴抛物面反射镜(13)、压片(14)、光阑板(15)；
所述镜座(12)的斜面上安装离轴抛物面反射镜(13)，并通过压片(14)盖在离轴抛物面反射镜(13)上，通过螺钉固定在镜座(12)上；镜座(12)的顶部开有圆孔，并固定在离轴抛物面反射镜(13)之上，且在镜座(12)的侧面安装光阑板(15)，光阑板(15)的中部开有圆孔，在该圆孔处安装第二遮光筒(16)。
5.根据权利要求4所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述镜座(12)为长方体框架结构，该长方体框架结构的内部设置直角三角形框架，且其斜面上开有不规则形状凹槽，用于安装离轴抛物面反射镜(13)，且该不规则形状凹槽的四周分别增设小孔，用于注入橡胶，长方体框架结构的两侧分别增设加强筋(34)，用于提高强度。
6.根据权利要求4所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述离轴抛物面反射镜(13)，用于将电离层气辉或极光成像到探测器组件(4)上；离轴抛物面反射镜(13)的离轴角为90度折转角。
7.根据权利要求1所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述探测器组件(4)包括：底座(17)、光电倍增管(18)、管座(19)、聚四氟乙烯片(20)、左压片(21)、分压电路板(22)、左盖板(23)、凸台(24)、右盖片(25)、光阑(26)、氟化钡窗口(27)、压圈(28)、前放电路板(29)、上屏蔽盒(30)、下屏蔽盒(31)和绝缘片(32)；
绝缘片(32)上开有矩形孔，前放电路板(29)设置在绝缘片(32)上，二者通过螺钉固定在一起；前放电路板(29)上安装上屏蔽盒(30)，前放电路板(29)的背板上安装下屏蔽盒(31)，上屏蔽盒(30)和下屏蔽盒(31)相对放置，且下屏蔽盒(31)安装在绝缘片(32)上开设的矩形孔处，光电倍增管(18)安装在上屏蔽盒(30)上，底座(17)盖在光电倍增管(18)上，并固定在前放电路板(29)上；光电倍增管(18)上设置的镜头与底座(17)上开设的氟化钡窗口(27)相对，氟化钡窗口(27)上增设光阑板(26)，光阑板(26)上安装滤光片，并通过压圈(28)压住，通过螺钉将光阑板(26)固定在底座(17)上；光电倍增管(18)的一端由外至内依次安装左盖板(23)、分压电路板(22)、左压片(21)、管座(19)、聚四氟乙烯片(20)，并通过左盖板(23)固定在底座(17)的侧面；光电倍增管(18)的另一端由外到内依次安装右盖片(25)和凸台(24)，并通过右盖片(25)固定在底座(17)的相对侧面。
8.根据权利要求6所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述右盖片(25)上设有圆形凸台，其与凸台(24)配合安装；凸台(24)上设有小圆台，该小圆台与光电倍增管(18)的端部配合安装。
9.根据权利要求6所述的星载电离层光度计，其特征在于，所述底座(17)内部填充了硅橡胶，固定光电倍增管(18)。
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