CN201653412U - 一种双探头光学敏感器遮光罩 - Google Patents

Abstract

一种双探头光学敏感器遮光罩，包括遮光筒、加强筋和安装法兰；遮光筒为截面为跑道形状的薄壁柱状结构、安装法兰安装在遮光筒外壁，安装法兰安装位置位于安装筒质心所在的平面，加强筋位于安装法兰下部，与遮光筒外壁接触。该遮光罩能够满足两台光学敏感器探头的使用要求，能有效减少干扰杂光的能量，减少质量、节约安装空间。

Description

一种双探头光学敏感器遮光罩

技术领域

本实用新型涉及一种遮光罩，用于空间交会测量系统双探头光学敏感器。

背景技术

遮光罩主要应用于成像式敏感器(包括星敏感器、月球敏感器、CCD成像敏感器等)、相机等设备中，主要作用为抑制外界杂散光对敏感器或相机的成像质量及提取精度的影响，是此类部件设计时的重要组成部分。

遮光罩的类型很多，按照内部结构可以分为挡光板式、无挡光板式和混合式，按照消光原理可以分为吸收型和反射型，按照设计布局可以分为单级和多级。设计遮光罩时，会根据不同类型的敏感器对杂光的抑制要求确定遮光罩的型式。

一般情况，星敏感器对遮光罩的消光能力要求较高，CCD成像敏感器次之。目前国内外设计的遮光罩均针对单个敏感器或相机头部工作，即一个探头配备一个遮光罩，外形一般为圆柱或圆锥结构。

发明内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够双探头共用的遮光罩，该遮光罩能够有效减少干扰杂光的能量，减少质量、节约安装空间。

本实用新型的技术解决方案是：一种双探头光学敏感器遮光罩，包括遮光筒、加强筋和安装法兰；遮光筒为截面为跑道形状的薄壁柱状结构、安装法兰安装在遮光筒外壁，安装法兰安装位置位于安装筒质心所在的平面，加强筋位于安装法兰下部，与遮光筒外壁接触。

还包括挡光环，挡光环至少四个，置于遮光筒内壁，从遮光筒内壁上部开始挡光环之间的间距依次增大，挡光环包络为跑道形，内径口径根据双探头视场范围依次减小。

所述的遮光罩为碳纤维复合材料。

所述的挡光环的内径棱边导锐角。

所述的挡光环的内径棱边导45°。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)传统遮光罩设计时，遮光筒大多为圆柱形或圆锥形；对于方视场探测器，个别设计为方形或长方形。但是上述形状一般适用于单探头，对于双探头来讲，采用上述传统形状整个遮光罩的外形尺寸、质量将大大增大，参与干扰杂光能量大大增多，在实现相同的消光能力前提下，代价大大增大。而本实用新型遮光筒采用跑道形设计对于整个组件来说不但减少了安装空间，也减轻了整体重量，对于采用悬臂梁式安装的遮光罩则而言改善了力学特性。从消杂光能力角度分析，跑道形设计有效减少了干扰杂光的总能量，明显提高了消杂光能力。

(2)本实用新型遮光罩在材料选择上采用已知的碳纤维复合材料，采用该材料可以通过模具实现加工，加工工艺简单，可行，成品质量轻，抗空间环境能力强。

(3)本实用新型的挡光环内径包络为跑道形，与传统的圆形包络相比，在相同外径尺寸的条件下，可有效减少干扰杂光的能量。

(4)本实用新型的挡光环位置上密下疏，此种排列可有效增加干扰杂光的反射次数，可以减少到达探头光学镜头入口端的杂光能量。

附图说明

图1为本实用新型遮光罩外形示意图；

图2为本实用新型遮光罩三视图，2a为主视图，2b为俯视图；

图3为本实用新型遮光罩剖视图；

图4为图3的局部放大图。

具体实施方式

一般而言，敏感器或相机通过设计与其光学系统视场相配的独立遮光罩达到抑制杂散光影响的目的。在交会测量子系统中，两个探头的光轴间有夹角，若给每个探头单独配备遮光罩，则两探头间距离将增大，从而要求增大折转光路中的反射境尺寸与整个组件的工作空间，工程实现难度较大。据此设计两个探头共用的遮光罩，在不改变整体尺寸的前提下解决杂散光干扰问题。

下面结合图1详细介绍适用于上述双探头的遮光罩。本例中空间交会测量系统(下称系统)要求遮光罩整体尺寸长度小于325mm，遮光筒的最大口径小于φ445mm，安装法兰最大尺寸小于φ465mm。

一种用于双探头光学敏感器的遮光罩，包括遮光筒1、加强筋3和安装法兰4；遮光筒1为截面为跑道形状的薄壁柱状结构、安装法兰4安装在遮光筒1外壁，安装法兰4安装位置位于安装筒1质心所在的平面，加强筋3位于安装法兰4下部，与遮光筒1外壁接触。本例中加强筋3的个数为10个，厚度2mm，长度100mm，主要根据安装法兰4的周长，力学仿真分析确定该加强筋的个数及相关尺寸，该加强筋3的作用主要是改善遮光筒1的强度，使遮光筒1能够满足力学环境条件要求。遮光筒1薄壁厚度应在满足实际使用的力学环境条件的前提下(包括火箭发射阶段的随机振动、冲击及加速度响应等)尽可能的薄，可以通过软件仿真及地面力学试验验证。本实施例中遮光筒1薄壁厚度为1mm。为了增加遮光罩的消光能力，遮光筒内壁上设置挡光环2，设计双探头共用遮光罩时，针对各探头视场线(图2b中的虚线)及系统所需的消杂光能力合理设计挡光环的位置及尺寸，本例中系统所需的消杂光能力＞10^-3，根据上述要求，本例中挡光环有5个，厚度1mm，从遮光筒1内壁上部开始挡光环2之间的间距依次增大，挡光环包络为跑道形，内径口径根据探头视场范围依次减小，如图3所示，挡光环的内径棱边导45°。除了遮光筒1最下部的挡光环3的倒角方向面向遮光筒1下部，其他挡光环的倒角方向均面向遮光筒1上部，如图4所示。例如，当此遮光罩应用在星敏感器上时，挡光环的倒角可为30°，倒角方向可全朝遮光罩上部。上述倒角方向一般根据杂光抑制角(系统能正常工作所容忍的最小太阳入射角)的要求，结合消光能力，由仿真确定，这部分内容为本领域技术人员公知常识，此处不进行详细说明。

所述的遮光罩为碳纤维复合材料，采用该材料的目的是降低加工难度，简化工艺，减少加工周期。加工时首先根据遮光罩结构按照图1加工模具，根据模具的外形缠绕碳纤维复合材料，即能够得到如图1所示的成品。为了降低模具的加工难度，可以将加强筋3与其他部位分体做成模具，各自缠绕成型后将加强筋3与其他部分粘接为一体。

按照上述介绍成型后得到的成品质量＜1.5Kg，此遮光罩的消光能力可以达到10^-4。按照传统方法得到的遮光罩在相同外形尺寸条件下消光能力为10^-3。很明显，采用实用新型的遮光罩优于传统设计。

上述实施例只是本实用新型的根据实际交会测量系统要求的其中一种结构，当然根据本实用新型的思想，还可以根据实际情况出现其他的尺寸及相应结构变形，这些变化都落入本实用新型的保护范围。本实用新型中没有详细介绍的内容属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (5)

1.一种双探头光学敏感器遮光罩，其特征在于：包括遮光筒、加强筋和安装法兰；遮光筒为截面为跑道形状的薄壁柱状结构、安装法兰安装在遮光筒外壁，安装法兰安装位置位于安装筒质心所在的平面，加强筋位于安装法兰下部，与遮光筒外壁接触。

2.根据权利要求1所述的一种双探头光学敏感器遮光罩，其特征在于：还包括挡光环，挡光环至少四个，置于遮光筒内壁，从遮光筒内壁上部开始挡光环之间的间距依次增大，挡光环包络为跑道形，内径口径根据双探头公共视场范围依次减小。

3.根据权利要求1所述的一种双探头光学敏感器遮光罩，其特征在于：所述的遮光罩为碳纤维复合材料。

4.根据权利要求2所述的一种双探头光学敏感器遮光罩，其特征在于：所述的挡光环的内径棱边导锐角。

5.根据权利要求2所述的一种双探头光学敏感器遮光罩，其特征在于：所述的挡光环的内径棱边导45°。 

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