CN115199967A - 辐照距离可调的太阳模拟器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于模拟器技术领域，公开了一种辐照距离可调的太阳模拟器系统，包括：光源，用于发出亮度均匀的光；积分器，用于将所述光源发出的光多次反射；准直镜，用于使所述积分器出射的光线均匀辐照；出射镜，用于接收所述准直镜出射的光线，以调节辐照距离及辐照方向；旋转机构，用于带动所述出射镜旋转。本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统能够形成辐照距离可调的均匀的太阳辐照。

Description

辐照距离可调的太阳模拟器系统
技术领域
本发明涉及模拟器技术领域，特别是涉及一种辐照距离可调的太阳模拟器系统。
背景技术
随着人类活动领域向太空的扩展，对空间目标的研究越来越重要。光学手段在空间目标探测方面有得天独厚的优势。空间目标辐射、散射特性获取手段主要包括地基数据验证方法和天基数据验证方法。天基光电设备实现天基数据获取，如哈勃等，其缺点是成本最大，且实现技术难度大。地基观测主要采用在地面建立大口径的观察站，通过测量已知恒星星等对探测器进行标定，进而实现空间目标的星等测量，换算得到目标的亮度信息。该方法成本较大，容易受天气等环境影响。而且太阳光白天照射到地球上，由于大气和地球自转的影响，无法直接利用太阳光研究目标的各种照射特性。
太阳模拟器可以模拟真实太阳的发光特性，例如太阳的光谱、辐射强度、长时间稳定性和发散角，用于模拟地球外层空间太阳光辐射，在地面实验室内逼真再现空间环境太阳辐照的准直性、均匀性和光谱特性。太阳模拟器主要由光源、聚光反射镜、光学积分器和准直镜等组成，光源发出亮度均匀的光经过聚光反射镜后，经光学积分器由准直镜成平行光出射，完成对无穷远太阳的模拟。
因实现场地空间受限，太阳模拟器光轴与辐照区域夹角较小，且辐照区域与准直镜距离远大于积分器与准直镜距离。而现有太阳模拟器一般要求辐照区域与准直镜距离和积分器与准直镜距离相当。如果按照现有太阳模拟器，模拟的太阳辐照在实际要求的辐照区域位置已经发散无法形成均匀的太阳辐照模拟，更无法形成辐照距离可调的均匀太阳辐照。因此，目前亟需一种辐照距离可调的太阳模拟器系统。
发明内容
本发明的目的是针对以上至少一部分不足之处，提供一种辐照距离可调的太阳模拟器系统。
本发明提供了一种辐照距离可调的太阳模拟器系统，包括：
光源，用于发出亮度均匀的光；
积分器，用于将所述光源发出的光多次反射；
准直镜，用于使所述积分器出射的光线均匀辐照；
出射镜，用于接收所述准直镜出射的光线，以调节辐照距离及辐照方向；
旋转机构，用于带动所述出射镜旋转。
在一些实施例中，所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，还包括：电源、控制及散热组件；
所述光源包括光源模块，所述的光源模块位于所述的电源、控制及散热组件的上方；
所述积分器包括积分器模块，所述的积分器模块位于所述的光源模块的上方；
所述准直镜包括准直镜组，所述的准直镜组位于所述的积分器模块的上方；
所述出射镜包括扫描准直镜，所述的扫描准直镜位于所述旋转机构上；
所述旋转机构包括旋转座，所述的旋转座位于所述的准直镜组的上方，与所述的扫描准直镜连接，用于带动所述的扫描准直镜转动。
在一些实施例中，本发明提供了一种辐照距离可调的太阳模拟器系统，包括：
支架，其与机架固定；
光源，其与所述支架固定，所述光源用于发出亮度均匀的光；
聚光反射镜，其与所述支架固定，所述聚光反射镜用于将所述光源发出的光聚集；
所述积分器包括光学积分器，其与所述支架固定，所述光学积分器用于将所述聚光反射镜发出的光多次反射以使光线更均匀；
所述准直镜包括第一透镜和准直透镜，所述的第一透镜与所述支架固定，其用于将所述光学积分器发出的光投射至准直透镜的焦点处；所述的准直透镜通过连接部与所述支架可拆卸固定，所述准直透镜用于配合所述第一透镜使光线在远距离形成均匀辐照；
所述出射镜包括反射镜，其通过转动部与所述支架连接，所述转动部用于调节所述反射镜的朝向角度。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述连接部包括活动块、挡块、套筒、第一曲柄、活塞杆、缸体、丝杠、螺母、弹簧、导孔、第一连杆、卡销、长条孔、横杆、支撑杆和第一卡槽；
所述准直透镜与活动块固定，所述活动块的上表面能够与挡块的下表面搭接，所述挡块与套筒的外圆周面固定，所述套筒的外圆周面与第一曲柄的一端固定，所述第一曲柄的另一端与活塞杆的一端铰接，所述活塞杆的另一端配置在缸体内并沿其移动；
所述套筒内套装有沿其转动的丝杠，所述丝杠的一端与螺母螺纹连接，所述丝杠与弹簧的一端固定，所述弹簧的另一端与所述套筒的内圆周面固定，所述套筒配置在导孔内并沿其移动，所述导孔开设在第一连杆上，所述第一连杆与所述支架固定；
所述丝杠的另一端与卡销固定，所述卡销配置在长条孔内并沿其移动，所述长条孔开设在横杆的端部，所述横杆的中部与支撑杆的中部铰接，所述支撑杆的一端与所述支架固定，所述支撑杆的另一端与能够配置在第一卡槽内并沿其移动，所述第一卡槽开设在活动块的下表面；
所述挡块、套筒、第一曲柄、丝杠、螺母、弹簧、卡销和长条孔组成的第一结构体关于所述支撑杆对称设置两组；
对称组的第一结构体中的第一曲柄的另一端与缸体的端部铰接。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述转动部包括底座、第一轴、蜗轮、蜗杆、第二曲柄和手柄；
所述反射镜与底座固定，所述底座与第一轴固定，所述第一轴与所述支架轴承连接，所述第一轴与蜗轮同轴固定，所述蜗轮与蜗杆啮合，所述蜗杆与第二曲柄的一端固定，所述第二曲柄的另一端与手柄轴承连接。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述光学积分器为六棱柱体结构的光学玻璃。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述第一透镜的口径小于准直透镜的口径。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述反射镜为平面反射镜。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述缸体与其活塞杆设有的电源模块包括电池、电控模块、无线通信模块，所述无线通信模块与所述电控模块电连接，所述无线通信模块与用户终端无线连接。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述弹簧处于压缩状态。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述螺母的下表面能够与所述套筒的上端面旋转搭接。
本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统，其中所述蜗轮和蜗杆在停止转动后旋转角度能够锁定。
本发明提供的辐照距离可调的太阳模拟器系统与现有技术不同之处在于本发明辐照距离可调的太阳模拟器系统能够形成辐照距离可调的均匀的太阳辐照。
下面结合附图对本发明的辐照距离可调的太阳模拟器系统作进一步说明。
附图说明
图1是辐照距离可调的太阳模拟器系统的主视图；
图2是图1的第一位置的局部放大图；
图3是图2的局部俯视图；
图4是图2的运动状态变化图；
图5是图1的第二位置的局部放大图；
图6是一种辐照距离可调的太阳模拟器系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～图6所示，本发明提供了一种辐照距离可调的太阳模拟器系统，包括：
光源，用于发出亮度均匀的光；
积分器，用于将所述光源发出的光多次反射；
准直镜，用于使所述积分器出射的光线均匀辐照；
出射镜，用于接收所述准直镜出射的光线，令接收到的光线出射，以调节辐照距离及辐照方向；
旋转机构，用于带动所述出射镜旋转。
参见图1，本发明提供的一种辐照距离可调的太阳模拟器系统包括支架100、光源101、聚光反射镜102、光学积分器103、第一透镜104、准直透镜105、反射镜106和转动部300；其中：
支架100与机架固定；
光源101与所述支架100固定，所述光源101用于发出亮度均匀的光；
聚光反射镜102与所述支架100固定，所述聚光反射镜102用于将所述光源101发出的光聚集；
所述的积分器包括光学积分器103，光学积分器103与所述支架100固定，所述光学积分器103用于将所述聚光反射镜102发出的光多次反射以使光线更均匀；
所述的准直镜包括第一透镜104和准直透镜105，第一透镜104与所述支架100固定，其用于将所述光学积分器103发出的光投射至准直透镜105的焦点处；准直透镜105通过连接部200与所述支架100可拆卸固定，所述准直透镜105用于配合所述第一透镜104使光线在远距离形成均匀辐照；
所述的出射镜包括反射镜106，反射镜106通过转动部300与所述支架100连接，所述转动部300用于调节所述反射镜106的朝向角度。
本发明通过所述光源101发出亮度均匀的光，先由聚光反射镜102将光线聚集，再由光学积分器103将光线更加均匀化，通过设置第一透镜104、准直透镜105两组透镜，实现光线能够在远距离进行均匀辐照，最后通过转动部300调节所述反射镜106的角度，以调节所述准直透镜105发出的光线的辐照距离和辐照方向。
其中，所述光源101设有电池、开关、强度调节装置等，用于控制所述光源101发出的光的有无和强弱，其为现有技术，此处不赘述。
其中，所述聚光反射镜102为凹面反射镜，其能够通过反射作用将发散的光聚集起来，其为现有技术，此处不赘述。
作为本发明的进一步解释，参见图1至图4，所述连接部200包括活动块201、挡块202、套筒203、第一曲柄204、活塞杆205、缸体206、丝杠207、螺母208、弹簧209、导孔210、第一连杆211、卡销212、长条孔213、横杆214、支撑杆215和第一卡槽216；
所述准直透镜105与活动块201固定，所述活动块201的上表面能够与挡块202的下表面搭接，所述挡块202与套筒203的外圆周面固定，所述套筒203的外圆周面与第一曲柄204的一端固定，所述第一曲柄204的另一端与活塞杆205的一端铰接，所述活塞杆205的另一端配置在缸体206内并沿其移动；
所述套筒203内套装有沿其转动的丝杠207，所述丝杠207的一端与螺母208螺纹连接，所述丝杠207与弹簧209的一端固定，所述弹簧209的另一端与所述套筒203的内圆周面固定，所述套筒203配置在导孔210内并沿其移动，所述导孔210开设在第一连杆211上，所述第一连杆211与所述支架100固定；
所述丝杠207的另一端与卡销212固定，所述卡销212配置在长条孔213内并沿其移动，所述长条孔213开设在横杆214的端部，所述横杆214的中部与支撑杆215的中部铰接，所述支撑杆215的一端与所述支架100固定，所述支撑杆215的另一端与能够配置在第一卡槽216内并沿其移动，所述第一卡槽216开设在活动块201的下表面；
所述挡块202、套筒203、第一曲柄204、丝杠207、螺母208、弹簧209、卡销212和长条孔213组成的第一结构体关于所述支撑杆215对称设置两组；
对称组的第一结构体中的第一曲柄204的另一端与缸体206的端部铰接。
本发明当需要安装准直透镜105时，先将带有准直透镜105的活动块201下表面的第一卡槽216对准所述支撑杆215放置，以对带有准直透镜105的活动块201进行初步限位；再控制所述缸体206与其活塞杆205朝一个方向相对运动，使两个所述第一曲柄204摆动，带动两个所述套筒203转动，使两个所述挡块202旋转至其下表面与所述活动块201的上表面搭接，手动旋紧两个螺母208，使所述套筒203的上下位置锁定，对所述活动块201、准直透镜105的上下位置锁定；当需要对所述准直透镜105的上下位置进行调整时，只需旋松两个所述螺母208，在两个所述弹簧209的作用下，使两个所述套筒203向上弹起，当调整完毕后再手动旋紧两个螺母208，使准直透镜105的上下位置锁定；当需要拆卸准直透镜105时，先旋下两个所述螺母208，控制所述缸体206与其活塞杆205朝另一个方向相对运动，使两个所述第一曲柄204摆动，带动两个所述套筒203转动，以使两个所述挡块202旋转至其下表面与所述活动块201的上表面脱离，解除对所述活动块201的上表面的限制，此时可取下带有准直透镜105的活动块201，以方便更换。
本发明通过上述方式，实现能够自由更换不同的活动块201、准直透镜105，以及对不同的活动块201、准直透镜105，调节应该适用的高度，以使不同的所述准直透镜105都能够配合所述第一透镜104使光线在远距离形成均匀辐照。
作为本发明的进一步解释，参见图1、图5，所述转动部300包括底座301、第一轴302、蜗轮303、蜗杆304、第二曲柄305和手柄306；
所述反射镜106与底座301固定，所述底座301与第一轴302固定，所述第一轴302与所述支架100轴承连接，所述第一轴302与蜗轮303同轴固定，所述蜗轮303与蜗杆304啮合，所述蜗杆304与第二曲柄305的一端固定，所述第二曲柄305的另一端与手柄306轴承连接。
本发明当需要调节所述反射镜106的朝向角度时，手动摇动所述手柄306，带动所述第二曲柄305转动，带动所述蜗杆304、蜗轮303、第一轴302转动，从而调节所述反射镜106的朝向角度。
本发明通过上述蜗轮303、蜗杆304的驱动方式，以减缓调整所述反射镜106的朝向角度的速度，使调整过程更平顺，调节更精确，同时蜗轮303、蜗杆304结构能够锁定所述反射镜106的朝向角度，避免所述反射镜106的朝向角度不稳定导致的辐照距离及辐照方向的改变。
作为本发明的进一步解释，参见图1，所述光学积分器103为六棱柱体结构的光学玻璃。
本发明通过上述设置，实现能够通过能够所述光学积分器103将经过聚光反射镜102后发出的光线进行多次反射，从而实现光线更均匀化，提高系统辐照的均匀性。
作为本发明的进一步解释，参见图1，所述第一透镜104的口径小于准直透镜105的口径。
本发明通过在光路中设置第一透镜104、准直透镜105两组透镜，所述第一透镜104将光线投射至所述准直透镜105的焦点处，再通过准直透镜105实现光线的远距离的均匀辐照。
作为本发明的进一步解释，参见图1，所述反射镜106为平面反射镜。
本发明通过上述设置，实现通过所述反射镜106的反射作用，改变所述准直透镜105发出的光的角度。
作为本发明的进一步解释，参见图1至图4，所述缸体206与其活塞杆205设有电控模块、无线通信模块，所述无线通信模块与所述电控模块电连接，所述无线通信模块与用户终端无线连接。
本发明通过所述无线通信模块可直接使用户终端无线控制所述缸体206与其活塞杆205，从而使所述缸体206与其活塞杆205相对运动的速度、方向可调整，从而随意调节所述两个所述挡块202的下表面与所述活动块201的上表面的搭接状态。
作为本发明的进一步解释，参见图1和图2，所述弹簧209处于压缩状态。
本发明通过上述设置，实现能够通过先旋松两个所述螺母208，在两个所述弹簧209的作用下，使两个所述套筒203向上弹起。
作为本发明的进一步解释，参见图1、图2和图4，所述螺母208的下表面能够与所述套筒203的上端面旋转搭接。
本发明通过上述设置，实现所述螺母208能够对所述套筒203进行限位。
作为本发明的进一步解释，参见图1和图5，所述蜗轮303和蜗杆304在停止转动后旋转角度能够锁定。
本发明通过上述设置，实现所述蜗轮303、蜗杆304的旋转角度能够自锁，从而使所述反射镜106的朝向角度能锁定。
可选地，如图6所示，所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统还包括：电源、控制及散热组件601，用于供电及散热；
所述光源包括光源模块602，所述的光源模块602位于所述的电源、控制及散热组件601的上方，与所述的电源、控制及散热组件601电连接；如图6所示，“上方”指相对地面而言；
所述积分器包括积分器模块603，所述的积分器模块603位于所述的光源模块602的上方，用于使所述的光源模块602光源发出的光多次反射；积分器模块603可包括六棱柱体结构的光学玻璃；
所述准直镜包括准直镜组606，所述的准直镜组606位于所述的积分器模块603的上方；
所述出射镜包括扫描准直镜604，所述的扫描准直镜604位于所述旋转机构上；扫描准直镜604可采用凹面反射镜；
所述旋转机构包括旋转座605，所述的旋转座605位于所述的准直镜组606的上方，与所述的扫描准直镜604连接，用于带动所述的扫描准直镜604转动，以实现调节辐照距离及辐照方向。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：包括：
光源，用于发出亮度均匀的光；
积分器，用于将所述光源发出的光多次反射；
准直镜，用于使所述积分器出射的光线均匀辐照；
出射镜，用于接收所述准直镜出射的光线，以调节辐照距离及辐照方向；
旋转机构，用于带动所述出射镜旋转。
2.根据权利要求1所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于，还包括：电源、控制及散热组件；
所述光源包括光源模块(602)，所述的光源模块(602)位于所述的电源、控制及散热组件的上方；
所述积分器包括积分器模块(603)，所述的积分器模块(603)位于所述的光源模块(602)的上方；
所述准直镜包括准直镜组(606)，所述的准直镜组(606)位于所述的积分器模块(603)的上方；
所述出射镜包括扫描准直镜(604)，所述的扫描准直镜(604)位于所述旋转机构上；
所述旋转机构包括旋转座(605)，所述的旋转座(605)位于所述的准直镜组(606)的上方，与所述的扫描准直镜(604)连接，用于带动所述的扫描准直镜(604)转动。
3.根据权利要求1所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于，包括：
支架(100)，其与机架固定，所述光源与所述支架(100)固定；
聚光反射镜(102)，其与所述支架(100)固定，所述聚光反射镜(102)用于将所述光源发出的光聚集；
所述积分器包括光学积分器(103)，其与所述支架(100)固定，所述光学积分器(103)用于将所述聚光反射镜(102)发出的光多次反射以使光线更均匀；
所述准直镜包括第一透镜(104)和准直透镜(105)，所述的第一透镜(104)与所述支架(100)固定，其用于将所述光学积分器(103)发出的光投射至准直透镜(105)的焦点处；所述的准直透镜(105)通过连接部(200)与所述支架(100)可拆卸固定，用于配合所述第一透镜(104)使光线在远距离形成均匀辐照；
所述出射镜包括反射镜(106)，其通过转动部(300)与所述支架(100)连接，所述转动部(300)用于调节所述反射镜(106)的朝向角度。
4.根据权利要求3所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：
所述连接部(200)包括活动块(201)、挡块(202)、套筒(203)、第一曲柄(204)、活塞杆(205)、缸体(206)、丝杠(207)、螺母(208)、弹簧(209)、导孔(210)、第一连杆(211)、卡销(212)、长条孔(213)、横杆(214)、支撑杆(215)和第一卡槽(216)；
所述准直透镜(105)与活动块(201)固定，所述活动块(201)的上表面能够与挡块(202)的下表面搭接，所述挡块(202)与套筒(203)的外圆周面固定，所述套筒(203)的外圆周面与第一曲柄(204)的一端固定，所述第一曲柄(204)的另一端与活塞杆(205)的一端铰接，所述活塞杆(205)的另一端配置在缸体(206)内并沿其移动；
所述套筒(203)内套装有沿其转动的丝杠(207)，所述丝杠(207)的一端与螺母(208)螺纹连接，所述丝杠(207)与弹簧(209)的一端固定，所述弹簧(209)的另一端与所述套筒(203)的内圆周面固定，所述套筒(203)配置在导孔(210)内并沿其移动，所述导孔(210)开设在第一连杆(211)上，所述第一连杆(211)与所述支架(100)固定；
所述丝杠(207)的另一端与卡销(212)固定，所述卡销(212)配置在长条孔(213)内并沿其移动，所述长条孔(213)开设在横杆(214)的端部，所述横杆(214)的中部与支撑杆(215)的中部铰接，所述支撑杆(215)的一端与所述支架(100)固定，所述支撑杆(215)的另一端与能够配置在第一卡槽(216)内并沿其移动，所述第一卡槽(216)开设在活动块(201)的下表面；
所述挡块(202)、套筒(203)、第一曲柄(204)、丝杠(207)、螺母(208)、弹簧(209)、卡销(212)和长条孔(213)组成的第一结构体关于所述支撑杆(215)对称设置两组；
对称组的第一结构体中的第一曲柄(204)的另一端与缸体(206)的端部铰接。
5.根据权利要求4所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：
所述转动部(300)包括底座(301)、第一轴(302)、蜗轮(303)、蜗杆(304)、第二曲柄(305)和手柄(306)；
所述反射镜(106)与底座(301)固定，所述底座(301)与第一轴(302)固定，所述第一轴(302)与所述支架(100)轴承连接，所述第一轴(302)与蜗轮(303)同轴固定，所述蜗轮(303)与蜗杆(304)啮合，所述蜗杆(304)与第二曲柄(305)的一端固定，所述第二曲柄(305)的另一端与手柄(306)轴承连接。
6.根据权利要求5所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：
所述光学积分器(103)为六棱柱体结构的光学玻璃。
7.根据权利要求5所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：
所述第一透镜(104)的口径小于准直透镜(105)的口径。
8.根据权利要求5所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：
所述反射镜(106)为平面反射镜；
所述缸体(206)与其活塞杆(205)设有电控模块、无线通信模块，所述无线通信模块与所述电控模块电连接，所述无线通信模块与用户终端无线连接；
所述弹簧(209)处于压缩状态。
9.根据权利要求8所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：
所述螺母(208)的下表面能够与所述套筒(203)的上端面旋转搭接。
10.根据权利要求9所述的辐照距离可调的太阳模拟器系统，其特征在于：
所述蜗轮(303)和蜗杆(304)在停止转动后旋转角度能够锁定。
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