CN111623886B - 一种空间光电环境模拟系统及红外太阳模拟器 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种空间光电环境模拟系统及红外太阳模拟器。系统用于模拟红外探测系统的空间光电环境,包括:空间环境模拟室,具有红外光学窗口;太阳模拟器,位于所述空间环境模拟室内,用于提供平行的可见光;红外太阳模拟器,设置在所述红外光学窗口之外且从所述红外光学窗口向所述空间环境模拟室内提供平行的红外光;波段组合器,用于将所述太阳模拟器发出的可见光和所述红外太阳模拟器发出的红外光合成形成模拟太阳光,所述模拟太阳光中的红外光和可见光的方向一致。本申请实施例解决了传统空间光电环境模拟系统对空间光电环境的模拟不完整的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及光电测试技术领域,具体地,涉及一种空间光电环境模拟系统及红外太阳模拟器。
背景技术
红外探测系统广泛应用于制导武器系统。红外探测系统对光照、热辐射环境变化极为敏感,环境变化直接导致红外探测系统内、外杂光变化,从而影响其工作性能。宇宙空间应用的红外探测系统必须在地面开展一系列环境试验,对其性能进行测试。红外探测系统在宇宙空间工作时,将受到宇宙辐射、太阳辐射、地球辐射光热环境综合作用,地面试验需要在地面模拟上述环境。
现有相关技术中,航天器空间热平衡、热真空等试验均采用空间环境模拟室、太阳模拟器和地球模拟器的方式,对航天器热环境进行模拟,其中,太阳模拟器用于提供可见光,即传统的空间光电环境模拟系统仅模拟真实太阳光中的可见光。
因此,传统空间光电环境模拟系统对空间光电环境的模拟不完整,是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解,因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。
发明内容
本申请实施例提供了一种空间光电环境模拟系统及红外太阳模拟器,以解决传统空间光电环境模拟系统对空间光电环境的模拟不完整,是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
本申请实施例提供了一种空间光电环境模拟系统,用于模拟红外探测系统的空间光电环境,包括:
空间环境模拟室,具有红外光学窗口;
太阳模拟器,位于所述空间环境模拟室内,用于提供平行的可见光;
红外太阳模拟器,设置在所述红外光学窗口之外且从所述红外光学窗口向所述空间环境模拟室内提供平行的红外光;
波段组合器,用于将所述太阳模拟器发出的可见光和所述红外太阳模拟器发出的红外光合成形成模拟太阳光,所述模拟太阳光中的红外光和可见光的方向一致。
本申请实施例还提供以下技术方案:
一种红外太阳模拟器,包括顺次设置的反光镜,黑体辐射源,能量汇聚光路,视场光阑和准直光路;
所述黑体辐射源辐射出的能量,一部分经所述反光镜反射到所述能量汇聚光路之前,一部分直接传递到所述能量汇聚光路之前,经所述反光镜反射的能量和直接传递的能量在所述能量汇聚光路之前形成合成辐射源;所述能量汇聚光路汇聚所述合成辐射源,在所述准直光路的焦点处形成充满所述视场光阑的黑体辐射源的像;所述准直光路将所述视场光阑处的黑体辐射源的像准直到无穷远,并在所述红外太阳模拟器的出曈处形成平行的红外光;
其中,所述准直光路由次镜和主镜构成。
本申请实施例由于采用以上技术方案,具有以下技术效果:
太阳模拟器用于提供平行的可见光,红外太阳模拟器用于提供平行的红外光,波段组合器将太阳模拟器发出的可见光和红外太阳模拟器发出的红外光合成形成模拟太阳光,且模拟太阳光中的红外光和可见光的方向一致;这样,对真实太阳光的模拟,包括可见光和外红光的模拟,使得红外探测系统所处的空间光电环境的模拟更接近真实的宇宙空间。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例的空间光电环境模拟系统的示意图;
图2为图1所示的空间光电环境模拟系统的红外太阳模拟器的示意图;
图3为图2所示的红外太阳模拟器的局部放大示意图。
附图标记说明:
100空间环境模拟室,110红外光学窗口,
210太阳模拟器,
220红外太阳模拟器,221反光镜,222黑体辐射源,223能量汇聚光路,
224视场光阑,225准直光路,225-1次镜,225-2主镜,
230波段组合器,
300单轴转台,310红外探测系统,
410地球模拟器,420角度调节装置。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
图1为本申请实施例的空间光电环境模拟系统的示意图。
如图1所示,本申请实施例的空间光电环境模拟系统,用于模拟红外探测系统的空间光电环境,包括:
空间环境模拟室100,具有红外光学窗口110;
太阳模拟器210,位于所述空间环境模拟室100内,用于提供平行的可见光;
红外太阳模拟器220,设置在所述红外光学窗口110之外且从所述红外光学窗口110向所述空间环境模拟室100内提供平行的红外光;
波段组合器230,用于将所述太阳模拟器210发出的可见光和所述红外太阳模拟器220发出的红外光合成形成模拟太阳光,所述模拟太阳光中的红外光和可见光的方向一致。
本申请实施例的空间光电环境模拟系统,太阳模拟器用于提供平行的可见光,红外太阳模拟器用于提供平行的红外光,波段组合器将太阳模拟器发出的可见光和红外太阳模拟器发出的红外光合成形成模拟太阳光,且模拟太阳光中的红外光和可见光的方向一致;这样,对真实太阳光的模拟,包括可见光和外红光的模拟,使得红外探测系统所处的空间光电环境的模拟更接近真实的宇宙空间。
实施中,如图1所示,所述红外太阳模拟器220发出的红外光以垂直于所述太阳模拟器210发出的可见光的方式进入所述空间环境模拟室100;
所述波段组合器230保持所述太阳模拟器210发出的可见光的方向不变,所述波段组合器230将所述红外太阳模拟器220发出的红外光的方向改变90度,且与所述太阳模拟器210发出的可见光的方向一致。
这样,所述波段组合器将所述红外太阳模拟器发出的红外光的方向改变90度,即可实现模拟太阳光中的红外光和可见光的方向一致,结构简单,便于生产制造,也便于设置。
实施中,如图1所示,所述波段组合器230包括:
板状的透光玻璃;
可见光高透膜,形成在所述透光玻璃朝向所述太阳模拟器的一侧;
红外光高反射膜,形成在所述透光玻璃朝向所述红外太阳模拟器的一侧;
所述波段组合器与所述太阳模拟器的主轴之间的夹角为45度;
其中,所述可见光高透膜能够透过波段为0.4~2微米的可见光,所述红外光高反射膜能够反射波段为2~14微米的红外光。
上述结构的波段组合器,结构简单,设置方便。
实施中,如图1所示,空间光电环境模拟系统还包括:
单轴转台300,用于固定红外探测系统310,所述单轴转台300与所述太阳模拟器210相对且所述波段组合器230位于所述太阳模拟器210和所述单轴转台300之间,所述单轴转台300的旋转中心位于所述太阳模拟器210的主轴之上;
其中,α为所述红外探测系统的太阳规避角,θ为所述红外探测系统的太视场角。
模拟太阳光的方向是固定不变的,单轴转台转动,带动红外探测系统随之转动,这样就模拟了真实的红外探测系统和真实的太阳光的相对角度的变化,使得空间光电环境模拟系统对红外探测系统的模拟更加真实。
单轴转台的旋转中心位于所述太阳模拟器的主轴之上的条件设置,使得红外探测系统位于模拟太阳光的中心轴上,更接近真实的太阳光宽度极大的真实场景;关系式是对单轴转台、红外太阳模拟器相对位置的限定,即对红外探测系统的固定位置的限定,避免红外探测系统与波段组合器之间的距离过近。
实施中,所述太阳模拟器的输出功率W1,所述红外太阳模拟器的输出功率W2满足以下关系式:
E=W1×τ+W2×ρ;
E0=W2×ρ;
其中,E0是所述红外探测系统所处的真实空间位置处接收到的真实太阳光中红外光辐射能量,E是所述红外探测系统所处的真实空间位置处接收到的真实太阳光总辐射能量,τ是所述可见光高透膜的透射率,ρ是所述红外光高反射膜的反射率。
使得W2×ρ等于E0,就是从能量上模拟了所述红外探测系统所处的真实空间位置处接收到的真实太阳光中红外光的辐射能量,使得W1×τ+W2×ρ等于E,就是从能量上模拟了所述红外探测系统所处的真实空间位置处接收到的真实太阳光的总辐射能量,从辐射能量的量上对所述红外探测系统所处的真实空间位置进行了模拟,使得空间光电环境模拟系统对红外探测系统的模拟更加真实。
实施中,如图1所示,所述波段组合器230的有效口径覆盖所述红外光学窗口110;
其中,所述波段组合器的有效口径是所述波段组合器能够反射所述红外光的范围。
这样,红外太阳模拟器提供的平行的红外光,全部被波段组合器反射。
实施中,如图1所示,空间光电环境模拟系统还包括:
地球模拟器410,与所述太阳模拟器210相对且所述单轴转台300位于所述波段组合器230和所述地球模拟器210之间;
角度调节装置420,所述地球模拟器210与所述角度调节装置420固定,所述角度调节装置420的旋转中心位于所述太阳模拟器210的主轴之上;
其中,所述角度调节装置和所述单轴转台在同一个平面内转动,以调整所述地球模拟器与所述模拟太阳光之间的夹角,进而模拟地球的太阳高度角。
模拟太阳光的方向是固定不变的,角度调节装置转动,带动地球模拟器随之转动,这样就模拟了真实的地球和真实的太阳光的相对角度的变化,使得空间光电环境模拟系统对红外探测系统的模拟更加真实。
具体的,空间环境模拟室用于模拟宇宙空间真空、3.5K(K是卡尔文温度单位,0K是绝对零度,宇宙空间可等效为3.5K黑体温度)宇宙辐射环境的试验空间。
具体的,太阳模拟器提供的是平行的可见光,红外太阳模拟器提供的是平行的红外光。真实的太阳提供的是发散光,真是的太阳和真实的地球之间的距离十分遥远,真实的太阳光照射到地球时,真实的太阳光基本是平行光。因此,太阳模拟器和红外太阳模拟器直接提供平行的可见光和平行的红外光,就不再需要考虑真实的太阳和真实的地球之间距离的模拟。
具体的,地球模拟器采用加热带或灯阵的传统型的地球模拟器。
具体的,红外光学窗口开设在空间环境模拟室的墙壁上,为红外太阳模拟器提供红外光进入空间环境模拟室的光照路径。
关于红外太阳模拟器的结构。图2为图1所示的空间光电环境模拟系统的红外太阳模拟器的示意图;图3为图2所示的红外太阳模拟器的局部放大示意图。
实施中,如图2和图3所示,所述红外太阳模拟器包括顺次设置的反光镜221,黑体辐射源222,能量汇聚光路223,视场光阑224和准直光路225;
所述黑体辐射源222辐射出的能量,一部分经所述反光镜221反射到所述能量汇聚光路223之前,一部分直接传递到所述能量汇聚光路223之前,合成形成更大面积的合成辐射源,即经所述反光镜反射的能量和直接传递的能量在所述能量汇聚光路之前形成合成辐射源;之后,所述能量汇聚光路223汇聚所述合成辐射源,在所述准直光路225的焦点处形成充满所述视场光阑的黑体辐射源的像;再之后,所述准直光路225将所述视场光阑处的黑体辐射源的像准直到无穷远,并在所述红外太阳模拟器的出曈处形成平行的红外光,作为所述红外太阳模拟器发出的红外光;
其中,所述准直光路由次镜225-1和主镜225-2构成。
这样,所述黑体辐射源作为一个较小的光源,经过反光镜,能量汇聚光路,视场光阑和准直光路的作用,形成了红外太阳模拟器发出的平行的红外光。
实施中,如图2和图3所示,所述视场光阑224设置在所述准直光路的焦点处。这样,所述准直光路就能够实现将所述视场光阑处的黑体辐射源的像准直到无穷远。
实施中,所述准直光路的焦距是510毫米,所述视场光阑的透光孔的直径为20毫米。
实施中,所述能量汇聚光路放大倍率为2.5倍,所述能量汇聚光路的焦距为23.89毫米,所述能量汇聚光路将8毫米×8毫米的所述合成辐射源成像至所述准直光路的焦点处。
实施中,所述黑体辐射源位于所述能量汇聚光路前方16.8毫米;
所述黑体辐射源距离所述反光镜的球心的距离为2毫米,使得所述黑体辐射源及其经所述反光镜反射回的像形成直径为8毫米×8毫米的所述合成辐射源。
实施中,所述反光镜的反光面是半径为30毫米的内球面,所述内球面镀金膜,反射率大于等于96%,所述金膜之外镀保护膜;
其中,λ是所述红外太阳模拟器覆盖波段的波长下限3μm。
保护膜对金膜起到保护作用,提高金膜的耐用性,反光镜的表面加工精度越高,反射率越高。
实施中,所述黑体辐射源采用卤钨灯,所述卤钨灯的额定工作电压为24伏,额定功率为250瓦特,所述卤钨灯的灯丝尺寸为4毫米×8毫米。
具体的,所述能量汇聚光路采用三片硫化锌镜片组成,其中,硫化锌镜片是红外产品中典型光学材料,在可见光和长波段红外波段具有优异的透射率。
实施例二
实施中,如图2和图3所示,本申请实施例的红外太阳模拟器,包括顺次设置的反光镜221,黑体辐射源222,能量汇聚光路223,视场光阑224和准直光路225;
所述黑体辐射源222辐射出的能量,一部分经所述反光镜221反射到所述能量汇聚光路223之前,一部分直接传递到所述能量汇聚光路223之前,合成形成更大面积的合成辐射源,即经所述反光镜反射的能量和直接传递的能量在所述能量汇聚光路之前形成合成辐射源;之后,所述能量汇聚光路223汇聚所述合成辐射源,在所述准直光路225的焦点处形成充满所述视场光阑的黑体辐射源的像;再之后,所述准直光路225将所述视场光阑处的黑体辐射源的像准直到无穷远,并在所述红外太阳模拟器的出曈处形成平行的红外光,作为所述红外太阳模拟器发出的红外光;
其中,所述准直光路由次镜225-1和主镜225-2构成。
这样,所述黑体辐射源作为一个较小的光源,经过反光镜,能量汇聚光路,视场光阑和准直光路的作用,形成了红外太阳模拟器发出的平行的红外光。
实施中,如图2和图3所示,所述视场光阑224设置在所述准直光路的焦点处。这样,所述准直光路就能够实现将所述视场光阑处的黑体辐射源的像准直到无穷远。
实施中,所述准直光路的焦距是510毫米,所述视场光阑的透光孔的直径为20毫米。
实施中,所述能量汇聚光路放大倍率为2.5倍,所述能量汇聚光路的焦距为23.89毫米,所述能量汇聚光路将8毫米×8毫米的所述合成辐射源成像至所述准直光路的焦点处。
实施中,所述黑体辐射源位于所述能量汇聚光路前方16.8毫米;
所述黑体辐射源距离所述反光镜的球心的距离为2毫米,使得所述黑体辐射源及其经所述反光镜反射回的像形成直径为8毫米×8毫米的所述合成辐射源。
实施中,所述反光镜的反光面是半径为30毫米的内球面,所述内球面镀金膜,反射率大于等于96%,所述金膜之外镀保护膜;
其中,λ是所述红外太阳模拟器覆盖波段的波长下限3μm,即3微米。
保护膜对金膜起到保护作用,提高金膜的耐用性,反光镜的表面加工精度越高,反射率越高。
实施中,所述黑体辐射源采用卤钨灯,所述卤钨灯的额定工作电压为24伏,额定功率为250瓦特,所述卤钨灯的灯丝尺寸为4毫米×8毫米。
具体的,所述能量汇聚光路采用三片硫化锌镜片组成,其中,硫化锌镜片是红外产品中典型光学材料,在可见光和长波段红外波段具有优异的透射率。
黑体辐射源选型与设计的思路如下:
黑体辐射源是决定辐射能量高低的关键器件,由黑体辐射理论可知,当发射率固定不变时,辐射面温度和辐射面面积共同决定了辐射能量高低。将卤钨灯的灯丝视为一个微小的面源辐射体,由光源制造行业经验可知,钨制灯丝额定电压下工作时,表面平均温度为3000K(K为开氏温度的单位),黑体辐射源可以为空间光电环境模拟系统提供的辐射总能量正比于灯丝的辐射面积,同时,灯丝的辐射面积正比于光源的电功率大小。
对一般卤钨灯来说,辐射功率不单纯决定于电压或电流的任一物理量,而决定于(本方案电源采用稳压电源,适用此公式),或I2R,R为灯丝电阻率,灯丝辐射面积越大,电阻值越小,辐射源功率越高。准直光路的焦距510mm时,要满足所述红外太阳模拟器的出曈处辐照度等于真实太阳红外辐照度,可以计算出辐射面积应不小于2.24cm2,按照汇聚光路的放大功率为2.5倍的设计思路,逆光路计算可知,灯丝面积应不小于0.1792cm2,在比对照明行业标准灯丝尺寸后,选定24V,250W,灯丝尺寸4mm×8mm(mm是毫米),该辐射面积灯丝经球面反射镜反射后,反射像与源灯丝合并,将辐射面扩大一倍,此时辐射功率不但能够等于真实太阳红外辐射,且还有一定余量,实际使用中,辐射源低于额定功率使用,在满足出瞳处辐照度的同时,有效延长了辐射源使用寿命,提高了红外太阳模拟器工作的稳定性。
在本申请及其实施例的描述中,需要理解的是,术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请及其实施例中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请及其实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种空间光电环境模拟系统,用于模拟红外探测系统的空间光电环境,其特征在于,包括:
空间环境模拟室,具有红外光学窗口;
太阳模拟器,位于所述空间环境模拟室内,用于提供平行的可见光;
红外太阳模拟器,设置在所述红外光学窗口之外且从所述红外光学窗口向所述空间环境模拟室内提供平行的红外光;
波段组合器,用于将所述太阳模拟器发出的可见光和所述红外太阳模拟器发出的红外光合成形成模拟太阳光,所述模拟太阳光中的红外光和可见光的方向一致;
单轴转台,用于固定红外探测系统,所述单轴转台与所述太阳模拟器相对且所述波段组合器位于所述太阳模拟器和所述单轴转台之间,所述单轴转台的旋转中心位于所述太阳模拟器的主轴之上;
其中,α为所述红外探测系统的太阳规避角,θ为所述红外探测系统的视场角;
地球模拟器,与所述太阳模拟器相对且所述单轴转台位于所述波段组合器和所述地球模拟器之间;
角度调节装置,所述地球模拟器与所述角度调节装置固定,所述角度调节装置的旋转中心位于所述太阳模拟器的主轴之上;
其中,所述角度调节装置和所述单轴转台在同一个平面内转动,以调整所述地球模拟器与所述模拟太阳光之间的夹角,进而模拟地球的太阳高度角。
2.根据权利要求1所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述红外太阳模拟器发出的红外光以垂直于所述太阳模拟器发出的可见光的方式进入所述空间环境模拟室;
所述波段组合器保持所述太阳模拟器发出的可见光的方向不变,所述波段组合器将所述红外太阳模拟器发出的红外光的方向改变90度,且与所述太阳模拟器发出的可见光的方向一致。
3.根据权利要求2所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述波段组合器包括:
板状的透光玻璃;
可见光高透膜,形成在所述透光玻璃朝向所述太阳模拟器的一侧;
红外光高反射膜,形成在所述透光玻璃朝向所述红外太阳模拟器的一侧;
所述波段组合器与所述太阳模拟器的主轴之间的夹角为45度;
其中,所述可见光高透膜能够透过波段为0.4~2微米的可见光,所述红外光高反射膜能够反射波段为2~14微米的红外光。
4.根据权利要求3所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述太阳模拟器的输出功率W1,所述红外太阳模拟器的输出功率W2满足以下关系式:
E=W1×τ+W2×ρ;
E0=W2×ρ;
其中,E0是所述红外探测系统所处的真实空间位置处接收到的真实太阳光中红外光辐射能量,E是所述红外探测系统所处的真实空间位置处接收到的真实太阳光总辐射能量,τ是所述可见光高透膜的透射率,ρ是所述红外光高反射膜的反射率。
5.根据权利要求4所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述波段组合器的有效口径覆盖所述红外光学窗口;
其中,所述波段组合器的有效口径是所述波段组合器能够反射所述红外光的范围。
6.根据权利要求5所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述红外太阳模拟器包括顺次设置的反光镜,黑体辐射源,能量汇聚光路,视场光阑和准直光路;
所述黑体辐射源辐射出的能量,一部分经所述反光镜反射到所述能量汇聚光路之前,一部分直接传递到所述能量汇聚光路之前,经所述反光镜反射的能量和直接传递的能量在所述能量汇聚光路之前形成合成辐射源;所述能量汇聚光路汇聚所述合成辐射源,在所述准直光路的焦点处形成充满所述视场光阑的黑体辐射源的像;所述准直光路将所述视场光阑处的黑体辐射源的像准直到无穷远,并在所述红外太阳模拟器的出曈处形成平行的红外光,作为所述红外太阳模拟器发出的红外光;
其中,所述准直光路由次镜和主镜构成。
7.根据权利要求6所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述视场光阑设置在所述准直光路的焦点处。
8.根据权利要求7所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述准直光路的焦距是510毫米,所述视场光阑的透光孔的直径为20毫米。
9.根据权利要求8所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述能量汇聚光路放大倍率为2.5倍,所述能量汇聚光路的焦距为23.89毫米,所述能量汇聚光路将8毫米×8毫米的所述合成辐射源成像至所述准直光路的焦点处。
10.根据权利要求9所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述黑体辐射源位于所述能量汇聚光路前方16.8毫米;
所述黑体辐射源距离所述反光镜的球心的距离为2毫米,使得所述黑体辐射源及其经所述反光镜反射回的像形成直径为8毫米×8毫米的所述合成辐射源。
12.根据权利要求11所述的空间光电环境模拟系统,其特征在于,所述黑体辐射源采用卤钨灯,所述卤钨灯的额定工作电压为24伏,额定功率为250瓦特,所述卤钨灯的灯丝尺寸为4毫米×8毫米。
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CN114252162B (zh) * | 2021-12-07 | 2023-12-08 | 南京理工大学 | 一种空间环境下红外热像仪参数测试系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102023057A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-04-20 | 烟台睿创微纳技术有限公司 | 一种红外热像仪测试系统 |
CN108594412A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-09-28 | 苏州大学 | 一种太阳模拟器 |
CN108680060A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-10-19 | 北京环境特性研究所 | 一种激光红外复合目标模拟器、设备及系统 |
CN209296277U (zh) * | 2018-12-31 | 2019-08-23 | 华中光电技术研究所(中国船舶重工集团有限公司第七一七研究所) | 一种可见光及红外动态目标模拟装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4641227A (en) * | 1984-11-29 | 1987-02-03 | Wacom Co., Ltd. | Solar simulator |
CN201844917U (zh) * | 2010-09-29 | 2011-05-25 | 中电电气(南京)光伏有限公司 | 一种太阳模拟器辐照均匀度测试装置 |
EP2634817A4 (en) * | 2010-10-29 | 2017-06-07 | Stanley Electric Co., Ltd. | Power generation device, thermal power generation method and solar power generation method |
CN102789240B (zh) * | 2012-08-08 | 2014-10-15 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 方位角自动调整的太阳光照模拟方法 |
CN105889843B (zh) * | 2014-12-11 | 2018-07-17 | 北京振兴计量测试研究所 | 复合光目标模拟器 |
CN105676450A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-06-15 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 太空环境模拟器窗口逆向设计方法 |
CN107965709A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-04-27 | 河南百合特种光学研究院有限公司 | 一种太阳光模拟系统 |
CN110186650B (zh) * | 2019-06-17 | 2020-11-13 | 哈尔滨工业大学 | 激光红外可见光三模复合目标模拟器 |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102023057A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-04-20 | 烟台睿创微纳技术有限公司 | 一种红外热像仪测试系统 |
CN108680060A (zh) * | 2018-04-03 | 2018-10-19 | 北京环境特性研究所 | 一种激光红外复合目标模拟器、设备及系统 |
CN108594412A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-09-28 | 苏州大学 | 一种太阳模拟器 |
CN209296277U (zh) * | 2018-12-31 | 2019-08-23 | 华中光电技术研究所(中国船舶重工集团有限公司第七一七研究所) | 一种可见光及红外动态目标模拟装置 |
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