CN210513009U - 一种长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，解决了长波红外多普勒差分干涉仪整机在温度变化过程中的微热应力、低热变形等问题。该支撑结构镜组内各镜片采用轴向弹性压紧固定，同时通过弹簧柱塞对扩视场棱镜轴向弹性压紧固定以及对扩视场棱镜径向压紧固定，有效减小温度变化对干涉仪光学元件的影响，保证长波红外多普勒差分干涉仪相位反演精度和测风精度。

Description

一种长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构

技术领域

本实用新型涉及一种长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构。

背景技术

地球大气环境是一个十分复杂的动态系统，指生物赖以生存的空气的物理、化学和生物学特征，其中由太阳辐射引起的温度、湿度、风速等特征是探测大气环境的重要参数。

中高层大气风场探测是表征大气环境及大气动力学特征的重要手段，对于精准天气预报、航空航天事业的顺利进行都有着重要的意义。多普勒差分干涉技术以迈克尔逊干涉技术为原型，在空间外差干涉技术的基础上改进而来，通过傅里叶变换反演干涉条纹相位得到风速等信息。其近年来发展迅速，已成为被动风场探测技术的热点。长波红外作为多普勒差分干涉技术的应用波段，对于大气风场探测具有重要的意义，但目前国内外对于多普勒差分干涉技术中的长波红外波段研究工作仍相对较少。

长波红外多普勒差分干涉仪的设计难点主要在于背景热辐射，一切高于绝对零度的物体都会有热辐射，因此在光机内表面都是背景热辐射源，常温300K时，光机系统自身的热辐射对信号干扰及其严重，当微弱的目标信号分光之后会被光机系统自身产生的背景热辐射覆盖。在光学系统设计的过程中，设定光学系统的使用背景为低温环境温度，以此来消除长波红外干涉仪的背景热辐射源。当温度从常温降至低温时，由于系统结构件与光学件材料热膨胀系数不匹配，会产生较大的热应力和热变形，进而产生干涉条纹倾斜、调制度降低和影响相位反演精度等问题。

实用新型内容

为了解决长波红外多普勒差分干涉仪整机在温度变化过程中的微热应力、低热变形等问题，本实用新型提出了一种长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，以保证长波红外多普勒差分干涉仪相位反演精度和测风精度。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术解决方案是提供一种长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特殊之处在于：包括冷光学箱体及位于冷光学箱体内部且沿光路依次设置的前置镜组件支撑结构、干涉仪组件支撑结构和后置成像镜组件支撑结构；

所述前置镜组件支撑结构包括前置镜组镜框、固定在前置镜组镜框小端内的前置镜组镜片一镜框及固定在前置镜组镜框大端内的前置镜组镜片二镜框；

所述前置镜组镜片一镜框内沿光路入射方向依次同轴套设前置镜组镜片一压环、第一弹性间隔元件、滤光片镜框及滤光片压环；所述滤光片压环与前置镜组镜片一镜框轴向弹性压紧；

所述前置镜组镜片二镜框内套设前置镜组镜片二压环，前置镜组镜片二压环与前置镜组镜片二镜框轴向弹性压紧前置镜组镜片二；

所述干涉仪组件支撑结构用于支撑干涉仪组件；

所述后置成像镜组件支撑结构包括后置成像镜组镜框及沿光路入射方向依次设置在后置成像镜组镜框内的成像镜组镜片一镜框、成像镜组镜片二镜框及成像镜组镜片三镜框；成像镜组镜片一镜框内套设成像镜组镜片一压环，成像镜组镜片一压环与成像镜组镜片一镜框轴向弹性压紧固定成像镜组镜片一；成像镜组镜片二镜框内套设成像镜组镜片二压环，成像镜组镜片二镜框与成像镜组镜片二压环轴向弹性压紧固定成像镜组镜片二；成像镜组镜片三镜框内套设成像镜组镜片三压环，成像镜组镜片三镜框与成像镜组镜片三压环轴向弹性压紧固定成像镜组镜片三。

进一步地，为了减小干涉仪组件低热变形，所述干涉仪组件支撑结构包括干涉仪左支架、左扩视场棱镜间隔、左光栅间隔、左光栅基板、左压盖、干涉仪右支架、右扩视场棱镜间隔、右光栅间隔、右光栅基板以及右压盖；

所述干涉仪右支架包括第一安装板与第二安装板；所述第一安装板上开设有第一方形通孔，第二安装板上开设有第一圆形通孔；

所述干涉仪左支架包括第三安装板与第四安装板；所述第三安装板上开设有第二方形通孔，第四安装板上开设有第二圆形通孔；

所述右扩视场棱镜间隔、右光栅间隔、右光栅基板以及右压盖由内向外依次沿第一方形通孔轴向排布于第一方形通孔内，定义靠近第二安装板的位置为内，远离第二安装板的位置为外；右扩视场棱镜间隔与右光栅间隔的外周面均与第一方形通孔孔壁紧贴；右扩视场棱镜间隔与右光栅间隔之间用于放置右扩视场棱镜；右光栅间隔与右光栅基板之间用于放置右光栅；

所述左扩视场棱镜间隔、左光栅间隔、左光栅基板以及左压盖由内向外依次沿第二方形通孔轴向排布于第二方形通孔内，定义靠近第四安装板的位置为内，远离第四安装板的位置为外；左扩视场棱镜间隔与左光栅间隔的外周面均与第二方形通孔孔壁紧贴；左扩视场棱镜间隔与左光栅间隔之间用于放置左扩视场棱镜；左光栅间隔与左光栅基板之间用于放置左光栅；

所述第一圆形通孔用于安装补偿板，所述第二圆形通孔用于安装补偿板及分束板；或所述第一圆形通孔用于安装补偿板及分束板，所述第二圆形通孔用于安装分束板；

所述右压盖上设有多个通孔，各通孔用于安装弹簧柱塞，弹簧柱塞轴向顶紧右光栅基板；所述左压盖上设有多个通孔，各通孔用于安装弹簧柱塞，弹簧柱塞轴向顶紧左光栅基板；

所述干涉仪右支架与干涉仪左支架可拆卸连接。

为了进一步地减少前置镜组件低热变形，所述前置镜组件支撑结构还包括第二弹性间隔元件、第三弹性间隔元件及第四弹性间隔元件；第二弹性间隔元件、第三弹性间隔元件及第四弹性间隔元件均为环状；

所述第二弹性间隔元件外周面紧贴前置镜组镜框的内壁，端面紧靠前置镜组镜片一镜框的一端；

沿前置镜组镜框大端内壁周向设有环形凸台，所述第三弹性间隔元件外周面紧贴前置镜组镜框的内壁，一端面紧靠前置镜组镜片二镜框的一端，另一端面紧靠环形凸台；

沿前置镜组镜片二镜框另一端的外周面周向设有环形凹槽，所述第四弹性间隔元件位于环形凹槽内，且第四弹性间隔元件的外周面与前置镜组镜框接触。

为了进一步地减少后置成像镜组件低热变形，所述后置成像镜组件支撑结构还包括第五弹性间隔元件、第六弹性间隔元件及第七弹性间隔元件；所述第五弹性间隔元件、第六弹性间隔元件及第七弹性间隔元件均为环形；

所述第五弹性间隔元件的外周面紧贴后置成像镜组镜框的内壁，位于成像镜组镜片一镜框及成像镜组镜片二镜框之间，且两个端面分别与成像镜组镜片一镜框及成像镜组镜片二镜框接触；

所述第六弹性间隔元件的外周面紧贴后置成像镜组镜框的内壁，位于成像镜组镜片二镜框及成像镜组镜片三镜框之间，且两个端面分别与成像镜组镜片二镜框及成像镜组镜片三镜框接触；

沿成像镜组镜片三镜框外端的外周面周向设有环形凹槽，所述第七弹性间隔元件位于环形凹槽内，且其外周面与后置成像镜组镜框接触。

为保证扩视场棱镜径向方向在温度变化时能够自由变形，实现扩视场棱镜的径向弹性支撑，第一安装板上还开设有与第一方形通孔相通的通孔，用于安装径向压紧固定右扩视场棱镜的弹簧柱塞；

第三安装板上还开设有与第二方形通孔相通的通孔，用于安装径向压紧固定左扩视场棱镜的弹簧柱塞。

进一步地，为保证补偿板及分束板轴向方向在温度变化时能够自由变形，实现补偿板与分束板的弹性支撑，该支撑结构还包括第一安装块与第二安装块；所述第一安装块沿第一圆形通孔的周向固定在第二安装板上；第一安装块上开有安装弹簧柱塞的通孔；当补偿板以弹簧柱塞端面为基准面，安装于第一圆形通孔内时，弹簧柱塞顶紧补偿板；

所述第二安装块沿第二圆形通孔的周向固定在第三安装板上；第二安装块上开有安装弹簧柱塞的通孔；当分束板安装于第二圆形通孔内时，弹簧柱塞顶紧分束板。

进一步地，为了实现轴向弹性压紧，沿滤光片压环轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与前置镜组镜片一镜框固连；

沿前置镜组镜片二压环轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与前置镜组镜片二镜框固连；

沿成像镜组镜片一压环轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与成像镜组镜片一镜框固连；

沿成像镜组镜片二压环轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与成像镜组镜片二镜框固连；

沿成像镜组镜片三压环轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与成像镜组镜片三镜框固连。

进一步地，为了降低镜片所受应力，各镜片镜框和压环与镜片接触处都为45°倒角。

进一步地，所述前置镜组件支撑结构还包括沿前置镜组镜框外壁周向设置的前置镜组支架；用于将前置镜组件支撑结构固定在冷光学箱体内；

所述后置成像镜组件支撑结构还包括沿后置成像镜组镜框外壁周向设置的成像镜组支架；用于将后置成像镜组件支撑结构固定在冷光学箱体内；

所述干涉仪组件支撑结构还包括与干涉仪左支架及干涉仪右支架固连的干涉仪转接板，用于将干涉仪组件支撑结构固定在冷光学箱体内；

所述冷光学箱体的侧壁为防辐射罩，所述冷光学箱体内设有导热板，所述导热板位于冷光学箱体的底部；

所述导热板上设有多个通孔，所述冷光学箱体的底部上设有多个第一凸台，第一凸台穿过导热板上通孔与前置镜组支架、成像镜组支架及干涉仪转接板可拆卸连接；

前置镜组支架、成像镜组支架及干涉仪转接板的底面均与导热板接触，以保证降温后干涉仪组件的温度均匀性。

进一步地，前置镜组支架、成像镜组支架及干涉仪转接板的底面设有与第一凸台匹配的第二凸台，第一凸台与第二凸台通过螺钉固定连接。

进一步地，所述前置镜组件支撑结构还包括沿前置镜组镜框外壁周向设置的前置镜组修切垫，所述前置镜组修切垫位于前置镜组支架与前置镜组镜框之间；

所述后置成像镜组件支撑结构还包括沿后置成像镜组镜框外壁周向设置的成像镜组修切垫，所述成像镜组修切垫位于成像镜组支架与成像镜组镜框之间。

进一步地，第一弹性间隔元件为环状；沿第一弹性间隔元件的周面开设多个沿其周向的通槽；沿第一弹性间隔元件的端面设置多个沿其轴向的凸台，凸台位置与通槽位置一一对应。

进一步地，所述右扩视场棱镜间隔及左扩视场棱镜间隔均为方环形；所述右光栅间隔与左光栅间隔均包括间隔板，沿间隔板中心开设方形通孔，所述方形通孔的孔径小于左右光栅的尺寸；沿间隔板的两条对边处分别设置支撑条，当安装扩视场棱镜时，所述支撑条端部与扩视场棱镜接触压紧。

进一步地，所述第一方形通孔与第二方形通孔均为台阶孔，且台阶孔的大端与台阶孔的小端不同轴；

所述右扩视场棱镜间隔以第一方形通孔内端面为基准面，安装在第一方形通孔小端内；所述左扩视场棱镜间隔以第二方形通孔内端面为基准面，安装在第二方形通孔小端内；

所述右光栅间隔以右扩视场棱镜一锲形面为基准面，与第一方形通孔台阶面止口配合压紧；左光栅间隔以左扩视场棱镜一锲形面为基准面，与第二方形通孔台阶面止口配合压紧；

所述右光栅基板以右光栅一端面为基准面，贴合右光栅安装在右压盖中；所述左光栅基板以左光栅一端面为基准面，贴合左光栅安装在左压盖中；

所述右压盖与左压盖分别位于第一方形通孔及第二方形通孔大端内。

进一步地，所述干涉仪左支架、干涉仪右支架、左扩视场棱镜间隔、右扩视场棱镜间隔、左光栅间隔、右光栅间隔、左光栅基板、右光栅基板、左压盖以及右压盖的材料均为硬铝2Al2；

进一步地，干涉仪右支架和干涉仪左支架通过螺钉连接；所述右压盖及左压盖通过螺钉分别安装在干涉仪右支架及干涉仪左支架上。

进一步地，干涉仪组件支撑结构还包括分束板间隔，所述分束板间隔通过螺钉与干涉仪右支架或右支架连接，当分束板与补偿板安装时，位于分束板与补偿板之间。

进一步地，所述导热板的材料为黄铜。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，镜组内各镜片采用弹簧带有弹簧片的螺钉弹性固定的方法，解决温度变化时热应力使光学镜片受损较大的问题，同时通过弹簧柱塞对扩视场棱镜轴向弹性压紧固定以及对扩视场棱镜径向压紧固定，有效减小温度变化对干涉仪光学元件的影响；

2、本实用新型长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，采用了独立模块化设计思路，将系统整机分为前置镜组件、干涉仪组件、后置成像镜组件以及箱体，针对各个组件的结构特殊性独立设计，便于后期装调；

3、本实用新型长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，安装结构简单，且便于拆卸，各组件间都设有高度和间隔距离微调结构；

4、本实用新型长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，导热板采用黄铜结构，在温度变化时具有良好的温度均匀性；

5、本实用新型长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，系统整机具有良好的温度适应性，有效降低了温度变化对相位反演精度的影响。

附图说明

图1为中长波红外多普勒差分干涉仪系统光学示意图；

图2为实施例中长波红外多普勒差分干涉仪系统整机结构剖视图；

图3为实施例中长波红外多普勒差分干涉仪系统整机结构轴测图；

图4为实施例中长波红外多普勒差分干涉仪系统前置镜组件结构剖视图；

图5为实施例中长波红外多普勒差分干涉仪系统干涉仪组件结构剖视图；

图6为实施例中干涉仪支架结构示意图；

图7为实施例中左扩视场棱镜间隔或右扩视场棱镜间隔结构示意图；

图8为实施例中左光栅间隔或右光栅间隔结构示意图；

图9为实施例中长波红外多普勒差分干涉仪系统后置成像镜组件结构剖视图；

图10为实施例中第一弹性间隔元件结构示意图；

图11为实施例中底板结构示意图；

图12为实施例中导热板结构示意图；

图13为实施例中前置镜组支架结构示意图；

图14为实施例中干涉仪转接板结构示意图；

图中附图标记为：

1-前置镜组镜片一；2-滤光片；3-前置镜组镜片二；4-左扩视场棱镜；5-左光栅；6-分束板；7-补偿板；8-右扩视场棱镜；9-右光栅；10-成像镜组镜片一；11-成像镜组镜片二；12-成像镜组镜片三；

13-冷光学箱体；14-前置镜组件支撑结构；15-干涉仪组件支撑结构；16-后置成像镜组件支撑结构；17-导热板；

18-底板；19-防辐射屏罩；20-盖板；

40-前置镜组镜框；41-前置镜组支架；42-前置镜组修切垫；43-前置镜组镜片一镜框；44-前置镜组镜片二镜框；45-前置镜组镜片一压环；46-第一弹性间隔元件；47-滤光片镜框；48-滤光片压环；49-前置镜组镜片二压环；50-第二弹性间隔元件；51-第三弹性间隔元件；52-第四弹性间隔元件；53-第五弹性间隔元件； 54-第六弹性间隔元件；55-第七弹性间隔元件；56-后置成像镜组镜框；57-成像镜组镜片一镜框；58-成像镜组镜片二镜框；59-成像镜组镜片三镜框；60-成像镜组镜片一压环；61-成像镜组镜片二压环，62-成像镜组镜片三压环；64-簧片，65- 螺钉；

24-干涉仪左支架；25-左扩视场棱镜间隔；26-左光栅间隔；27-左光栅基板； 28-左压盖；29-干涉仪右支架；30-右扩视场棱镜间隔；31-右光栅间隔；32-右光栅基板；33-右压盖；34-弹簧柱塞；35-干涉仪转接板；

37-成像镜组支架；38-后置成像镜组修切垫；

70-第一安装板，71-第二安装板，72-第三安装板，73-第四安装板，74-第一安装块，75-第二安装块,76-分束隔板；

141-间隔板，142-支撑条；

401-环形凸台，402-环形凹槽。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施对本实用新型做进一步的描述：

如图1所示，长波红外多普勒差分干涉仪系统包括前置镜组件、干涉仪组件及后置成像镜组件。前置镜组件包括前置镜组镜片一1、前置镜组滤光片2及前置镜组镜片二3；干涉仪组件包括左扩视场棱镜4、左光栅5、分束板6、补偿板7、右扩视场棱镜8及右光栅9；后置成像镜组件包括后置成像镜组镜片一10、后置成像镜组镜片二11及后置成像镜组镜片三12。

如图2所示，本实施例长波红外多普勒差分干涉仪系统整机支撑结构，包括前置镜组件支撑结构14，干涉仪组件支撑结构15，后置成像镜组件支撑结构16 以及冷光学箱体13，前置镜组件支撑结构14，干涉仪组件支撑结构15，后置成像镜组件支撑结构16均位于冷光学箱体13内部。

本实施例前置镜组镜片支撑结构14采用弹性支撑结构，对于前置镜组镜片一 1设有弹性间隔元件，对于滤光片压环48采用弹簧螺钉固定连接，对前置镜组镜片二3设有独立定心加工镜组，采用弹簧螺钉固定连接，以避免低温导致镜片热应力过大受损及镜片刚体位移影响测量精度。

具体结构如图4所示，前置镜组件支撑结构14包括前置镜组镜框40、沿前置镜组镜框40外壁周向设置的前置镜组支架41、设置在前置镜组支架41与前置镜组镜框40之间的前置镜组修切垫42、沿光路依次固定在前置镜组镜框小端内的前置镜组镜片一镜框43与第二弹性间隔元件50、沿光路依次固定在前置镜组镜框大端内的第三弹性间隔元件51、前置镜组镜片二镜框44及第四弹性间隔元件52。

前置镜组支架41用于将前置镜组镜框40固定在冷光学箱体13内。

前置镜组件支撑结构14还包括沿光路入射方向依次同轴套设在前置镜组镜片一镜框43内的前置镜组镜片一压环45、第一弹性间隔元件46、滤光片镜框47及滤光片压环48及套设在前置镜组镜片二镜框44内的前置镜组镜片二压环49。

前置镜组镜片一镜框43与前置镜组镜片一压环45之间固定前置镜组镜片一1；滤光片镜框47与滤光片压环48之间固定滤光片2；前置镜组镜片二镜框44及前置镜组镜片二压环49之间固定前置镜组镜片二3。

滤光片压环48与前置镜组镜片一镜框43轴向弹性压紧，使得滤光片压环、滤光片、滤光片镜框、第一弹性间隔元件、前置镜组镜片一压环、前置镜组镜片一及前置镜组镜片一镜框依次轴向压紧，本实施例采用螺钉簧片弹性压紧，具体结构为：沿滤光片压环48轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与前置镜组镜片一镜框43固连，压紧前置镜组镜片一，前置镜组镜片一镜框43和前置镜组镜片一压环45与前置镜组镜片一接触处都为45°倒角，以降低镜片所受应力。在其他实施例中还可以采取其他的弹性压紧方式。

前置镜组镜片二压环49与前置镜组镜片二镜框44轴向弹性压紧，本实施例采用螺钉簧片弹性压紧，具体结构为：沿前置镜组镜片二压环轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与前置镜组镜片二镜框固连，压紧前置镜组镜片二，前置镜组镜片二镜框44和前置镜组镜片二压环49与前置镜组镜片二接触处都为45°倒角，以降低镜片所受应力。在其他实施例中还可以采取其他的弹性压紧方式。

本实施例中如图10所示，第一弹性间隔元件为环状，沿第一弹性间隔元件的周面开设多个沿其周向的通槽；沿第一弹性间隔元件的端面设置多个沿其轴向的凸台，凸台位置与通槽位置一一对应。在轴向上具有一定的挠度，足以保证光元件在温度变化时轴向自有变形，减小热应力对光学件的影响。如图4，第二弹性间隔元件50为环状，其外壁紧贴前置镜组镜框40的内壁，其一个端面紧贴前置镜组镜片一镜框43的一端。第三弹性间隔元件51也为环状，其外壁紧贴前置镜组镜框40的内壁，其一个端面紧贴前置镜组镜框40的环形凸台401，另一个端面紧贴前置镜组镜片二压环49。沿前置镜组镜片二镜框40外端的外周面周向设有环形凹槽402，第四弹性间隔元件52位于环形凹槽402内，且其外周面与前置镜组镜框接触。

如图5所示，本实施例长波红外多普勒差分干涉仪组件支撑结构，包括干涉仪右支架29、干涉仪左支架24、右扩视场棱镜间隔30、左扩视场棱镜间隔25、右光栅间隔31、左光栅间隔26、右光栅基板32、左光栅基板27、右压盖33、左压盖28及分束隔板76。材料均为硬铝2Al2。

如图6所示，干涉仪右支架29包括第一安装板70与第二安装板71，第一安装板70上开设有第一方形通孔，第二安装板71上开设有第一圆形通孔。

右扩视场棱镜间隔30、右扩视场棱镜8、右光栅间隔31、右光栅9、右光栅基板32依次沿第一方形通孔的轴向按图5所示的方式装入干涉仪右支架第一方形通孔内，组成右堆栈臂，右压盖33扣设在右光栅基板32上，右压盖33上开设多个通孔，用于安装弹簧柱塞，对右光栅基板32轴向顶紧，进而压紧固定整个右堆栈臂，对右堆栈臂进行弹性支撑固定，保证右堆栈臂轴向方向在温度变化时能够自由变形。第一安装板70上还开设有与第一方形通孔相通的多个通孔，用于安装弹簧柱塞，在径向压紧固定右扩视场棱镜8，保证右扩视场棱镜径向方向在温度变化时能够自由变形。

在本实施例中第一方形通孔为台阶孔，且台阶孔的大端与台阶孔的小端不同轴；右扩视场棱镜间隔为方环形(如图7所示)，以第一方形通孔内端面为基准面，安装在第一方形通孔小端内，且外周面与第一方形通孔孔壁贴紧。右光栅间隔31 包括间隔板141，沿间隔板141中心开设方形通孔，方形通孔的孔径小于右光栅9 的尺寸；沿间隔板141的两条对边处分别设置支撑条142(如图8所示)，右光栅间隔31以右扩视场棱镜一锲形面为基准面，支撑条142压紧右扩视场棱镜，且支撑条142与间隔板141形成的台阶面与第一方形通孔台阶面止口配合压紧。右光栅基板32以右光栅9的一端面为基准面，贴合右光栅9安装在右压盖33中；右压盖33位于第一方形通孔大端内。

干涉仪左支架24包括第三安装板72与第四安装板73，第三安装板72上开设有第二方形通孔，第四安装板73上开设有第二圆形通孔。

左扩视场棱镜间隔25、左光栅间隔26、左光栅基板27以及左压盖28依次沿第二方形通孔的轴向按图5所示的方式装入第二方形通孔内，组成左堆栈臂，左压盖28扣设在左光栅基板27上，左压盖28上开设多个通孔，用于安装弹簧柱塞，对左光栅基板27轴向顶紧，进而压紧固定整个左堆栈臂，对左堆栈臂进行弹性支撑固定，保证左堆栈臂轴向方向在温度变化时能够自由变形。第三安装板72上还开设有与第二方形通孔相通的多个通孔，用于安装弹簧柱塞，在径向压紧固定左扩视场棱镜2，保证左扩视场棱镜径向方向在温度变化时能够自由变形。

在本实施例中第二方形通孔为台阶孔，且台阶孔的大端与台阶孔的小端不同轴；左扩视场棱镜间隔为方环形(如图5所示)，以第二方形通孔内端面为基准面，安装在第二方形通孔小端内，且外周面与第二方形通孔孔壁贴紧。左光栅间隔26 包括间隔板，沿间隔板中心开设方形通孔，方形通孔的孔径小于左光栅的尺寸；沿间隔板的两条对边处分别设置支撑条142(如图8所示)，左光栅间隔26以左扩视场棱镜一锲形面为基准面，支撑条142压紧右扩视场棱镜，且支撑条142与间隔板141形成的台阶面与第二方形通孔台阶面止口配合压紧。左光栅基板27以左光栅一端面为基准面，贴合左光栅安装在左压盖中；左压盖28位于第二方形通孔大端内。

分束隔板76沿第二圆形通孔径向通过螺钉固定在第二圆形通孔内，沿第二圆形通孔的周向固定有多个第二安装块75，第二安装块75上开有安装弹簧柱塞的通孔，弹簧柱塞穿过通孔，分束板6以弹簧柱塞为基准面，安装于第二圆形通孔内，弹簧柱塞轴向顶紧分束板6。沿第一圆形通孔的周向固定有多个第一安装块74，第一安装块74上开有安装弹簧柱塞的通孔，弹簧柱塞穿过通孔，补偿板7与分束板6平行设置，部分安装在第一圆形通孔处，其余部分安装在第二圆形通孔处，靠近干涉仪左支架的一端面与分束隔板76直接接触，另一端面与安装在第一圆形通孔处的弹簧柱塞顶紧。

干涉仪右支架29和干涉仪左支架24通过多个螺钉连接，进而将两个堆栈臂组装在一起，可以通过右扩视场棱镜间隔调整控制右扩视场棱镜与补偿板角度及间隔等位置关系，通过右光栅间隔调整控制右光栅与右扩视场棱镜角度及间隔等位置关系。

本实施例后置成像镜组件单独设计镜框和压环，每个独立镜组分别进行定心加工，以保证后置成像镜组各镜片间同轴度要求，独立定心加工镜组都采用弹簧螺钉压紧方式连接镜片镜框和压环，各镜组间设有间隔元件以避免低温导致镜片热应力过大受损及镜片刚体位移影响测量精度。具体结构如图9所示，后置成像镜组件支撑结构16包括后置成像镜组镜框56及沿光路入射方向依次设置在后置成像镜组镜框56内的成像镜组镜片一镜框57、第五弹性间隔元件53、成像镜组镜片二镜框58、第六弹性间隔元54、成像镜组镜片三镜框59及第七弹性间隔元件55。成像镜组镜片一镜框57内套设成像镜组镜片一压环60，成像镜组镜片一压环60与成像镜组镜片一镜框57轴向弹性压紧固定成像镜组镜片一；本实施例采用如下结构实现弹性压紧，沿成像镜组镜片一压环轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片，螺钉穿过簧片与成像镜组镜片一镜框固连。在其他实施例中还可以采用其他形式的弹性压紧方式。成像镜组镜片二镜框58内套设成像镜组镜片二压环61，成像镜组镜片二镜框58与成像镜组镜片二压环61轴向弹性压紧固定成像镜组镜片二11；本实施例采用如下结构实现弹性压紧，沿成像镜组镜片二压环61轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片64，螺钉穿过簧片64与成像镜组镜片二镜框58固连；在其他实施例中还可以采用其他形式的弹性压紧方式。成像镜组镜片三镜框59内套设成像镜组镜片三压环62，成像镜组镜片三镜框59与成像镜组镜片三压环62 轴向弹性压紧固定成像镜组镜片三12。本实施例采用如下结构实现弹性压紧，沿成像镜组镜片三压环62轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片64，螺钉穿过簧片与成像镜组镜片三镜框59固连。在其他实施例中还可以采用其他形式的弹性压紧方式。

如图9所示，本实施例中第五弹性间隔元件53的外周面紧贴后置成像镜组镜框56内壁，且两个端面分别与成像镜组镜片一镜框57及成像镜组镜片二镜框58 接触；第六弹性间隔元件54的外周面紧贴后置成像镜组镜框56内壁，且两个端面分别与成像镜组镜片二镜框58及成像镜组镜片三镜框59接触；沿成像镜组镜片三镜框59外端的外周面周向设有环形凹槽，第七弹性间隔元件55位于环形凹槽内，且其外周面与后置成像镜组镜框接触。

从图3可以看出，冷光学箱体13包括底板18、防辐射屏罩19及盖板20，其内部设有黄铜材料的导热板，位于底板18上，在中心位置处通过螺钉与底板18 连接，导热板7在四周侧面与防辐射屏罩19通过螺钉连接，盖板20通过螺钉与防辐射屏罩19连接。

如图11、图12、图13及图14所示，导热板7设有多个通孔，冷光学箱体的底板上设有多个第一凸台，第一凸台穿过导热板上通孔与前置镜组支架41、成像镜组支架37及干涉仪转接板35可拆卸连接；

前置镜组支架41、成像镜组支架37及干涉仪转接板35的底面相应位置处均设有第二凸台，前置镜组支架41、成像镜组支架37及干涉仪转接板35上的第二凸台通过导热板通孔与底板相应第一凸台接触通过螺钉连接，以避免导热板变形过大影响各镜片变形，前置镜组支架41、成像镜组支架37及干涉仪转接板35底面均与导热板相应凸台直接接触，以保证各镜片温度均匀性。

Claims (18)

1.一种长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：包括冷光学箱体(13)及位于冷光学箱体(13)内部且沿光路依次设置的前置镜组件支撑结构(14)、干涉仪组件支撑结构(15)和后置成像镜组件支撑结构(16)；

所述前置镜组件支撑结构(14)包括前置镜组镜框(40)、固定在前置镜组镜框(40)小端内的前置镜组镜片一镜框(43)及固定在前置镜组镜框大端内的前置镜组镜片二镜框(44)；

所述前置镜组镜片一镜框(43)内沿光路入射方向依次同轴套设前置镜组镜片一压环(45)、第一弹性间隔元件(46)、滤光片镜框(47)及滤光片压环(48)；所述滤光片压环(48)与前置镜组镜片一镜框(43)轴向弹性压紧；

所述前置镜组镜片二镜框(44)内套设前置镜组镜片二压环(49)，前置镜组镜片二压环(49)与前置镜组镜片二镜框(44)轴向弹性压紧前置镜组镜片二(3)；

所述干涉仪组件支撑结构(15)用于支撑干涉仪组件；

所述后置成像镜组件支撑结构(16)包括后置成像镜组镜框(56)及沿光路入射方向依次设置在后置成像镜组镜框(56)内的成像镜组镜片一镜框(57)、成像镜组镜片二镜框(58)及成像镜组镜片三镜框(59)；成像镜组镜片一镜框(57)内套设成像镜组镜片一压环(60)，成像镜组镜片一压环(60)与成像镜组镜片一镜框(57)轴向弹性压紧固定成像镜组镜片一(10)；成像镜组镜片二镜框(58)内套设成像镜组镜片二压环(61)，成像镜组镜片二镜框(58)与成像镜组镜片二压环(61)轴向弹性压紧固定成像镜组镜片二(11)；成像镜组镜片三镜框(59)内套设成像镜组镜片三压环(62)，成像镜组镜片三镜框(59)与成像镜组镜片三压环(62)轴向弹性压紧固定成像镜组镜片三(12)。

2.根据权利要求1所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述干涉仪组件支撑结构(15)包括干涉仪左支架(24)、左扩视场棱镜间隔(25)、左光栅间隔(26)、左光栅基板(27)、左压盖(28)、干涉仪右支架(29)、右扩视场棱镜间隔(30)、右光栅间隔(31)、右光栅基板(32)以及右压盖(33)；

所述干涉仪右支架(29)包括第一安装板(70)与第二安装板(71)；所述第一安装板(70)上开设有第一方形通孔，第二安装板(71)上开设有第一圆形通孔；

所述干涉仪左支架(24)包括第三安装板(72)与第四安装板(73)；所述第三安装板(72)上开设有第二方形通孔，第四安装板(73)上开设有第二圆形通孔；

所述右扩视场棱镜间隔(30)、右光栅间隔(31)、右光栅基板(32)以及右压盖(33)由内向外依次沿第一方形通孔轴向排布于第一方形通孔内，定义靠近第二安装板的位置为内，远离第二安装板的位置为外；右扩视场棱镜间隔(30)与右光栅间隔(31)的外周面均与第一方形通孔孔壁紧贴；右扩视场棱镜间隔(30)与右光栅间隔(31)之间用于放置右扩视场棱镜；右光栅间隔(31)与右光栅基板(32)之间用于放置右光栅；

所述左扩视场棱镜间隔(25)、左光栅间隔(26)、左光栅基板(27)以及左压盖(28)由内向外依次沿第二方形通孔轴向排布于第二方形通孔内，定义靠近第四安装板的位置为内，远离第四安装板的位置为外；左扩视场棱镜间隔(25)与左光栅间隔(26)的外周面均与第二方形通孔孔壁紧贴；左扩视场棱镜间隔(25)与左光栅间隔(26)之间用于放置左扩视场棱镜；左光栅间隔(26)与左光栅基板(27)之间用于放置左光栅；

所述第一圆形通孔用于安装补偿板(7)，所述第二圆形通孔用于安装补偿板(7)及分束板(6)；或所述第一圆形通孔用于安装补偿板(7)及分束板(6)，所述第二圆形通孔用于安装分束板(6)；

所述右压盖(33)上设有多个通孔，各通孔用于安装弹簧柱塞，弹簧柱塞轴向顶紧右光栅基板(32)；所述左压盖(28)上设有多个通孔，各通孔用于安装弹簧柱塞，弹簧柱塞轴向顶紧左光栅基板(27)；

所述干涉仪右支架(29)与干涉仪左支架(24)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述前置镜组件支撑结构(14)还包括第二弹性间隔元件(50)、第三弹性间隔元件(51)及第四弹性间隔元件(52)；第二弹性间隔元件(50)、第三弹性间隔元件(51)及第四弹性间隔元件(52)均为环状；

所述第二弹性间隔元件(50)外周面紧贴前置镜组镜框(40)的内壁，端面紧靠前置镜组镜片一镜框(43)的一端；

沿前置镜组镜框(40)大端内壁周向设有环形凸台(401)，所述第三弹性间隔元件(51)外周面紧贴前置镜组镜框(40)的内壁，一端面紧靠前置镜组镜片二镜框(44)的一端，另一端面紧靠环形凸台(401)；

沿前置镜组镜片二镜框(44)另一端的外周面周向设有环形凹槽(402)，所述第四弹性间隔元件(52)位于环形凹槽(402)内，且第四弹性间隔元件(52)的外周面与前置镜组镜框(40)接触。

4.根据权利要求3所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述后置成像镜组件支撑结构(16)还包括第五弹性间隔元件(53)、第六弹性间隔元件(54)及第七弹性间隔元件(55)；所述第五弹性间隔元件(53)、第六弹性间隔元件(54)及第七弹性间隔元件(55)均为环形；

所述第五弹性间隔元件(53)的外周面紧贴后置成像镜组镜框(56)的内壁，位于成像镜组镜片一镜框(57)及成像镜组镜片二镜框(58)之间，且两个端面分别与成像镜组镜片一镜框(57)及成像镜组镜片二镜框(58)接触；

所述第六弹性间隔元件(54)的外周面紧贴后置成像镜组镜框(56)的内壁，位于成像镜组镜片二镜框(58)及成像镜组镜片三镜框(59)之间，且两个端面分别与成像镜组镜片二镜框(58)及成像镜组镜片三镜框(59)接触；

沿成像镜组镜片三镜框(59)外端的外周面周向设有环形凹槽，所述第七弹性间隔元件(55)位于环形凹槽内，且其外周面与后置成像镜组镜框(56)接触。

5.根据权利要求4所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：第一安装板(70)上还开设有与第一方形通孔相通的通孔，用于安装径向压紧固定右扩视场棱镜(8)的弹簧柱塞；

第三安装板(72)上还开设有与第二方形通孔相通的通孔，用于安装径向压紧固定左扩视场棱镜(4)的弹簧柱塞。

6.根据权利要求5所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：干涉仪组件支撑结构(15)还包括第一安装块(74)与第二安装块(75)；所述第一安装块(74)沿第一圆形通孔的周向固定在第二安装板(71)上；第一安装块(74)上开有安装弹簧柱塞的通孔；当补偿板(7)以弹簧柱塞端面为基准面，安装于第一圆形通孔内时，弹簧柱塞顶紧补偿板(7)；

所述第二安装块(75)沿第二圆形通孔的周向固定在第三安装板(72)上；第二安装块(75)上开有安装弹簧柱塞的通孔；当分束板(6)安装于第二圆形通孔内时，弹簧柱塞顶紧分束板。

7.根据权利要求6所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：沿滤光片压环(48)轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片(64)，螺钉(65)穿过簧片(64)与前置镜组镜片一镜框(43)固连；

沿前置镜组镜片二压环(49)轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片(64)，螺钉(65)穿过簧片(64)与前置镜组镜片二镜框(44)固连；

沿成像镜组镜片一压环(60)轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片(64)，螺钉(65)穿过簧片(64)与成像镜组镜片一镜框(57)固连；

沿成像镜组镜片二压环(61)轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片(64)，螺钉(65)穿过簧片与成像镜组镜片二镜框(58)固连；

沿成像镜组镜片三压环(62)轴向开有盲孔，盲孔内设有簧片(64)，螺钉(65)穿过簧片与成像镜组镜片三镜框(59)固连。

8.根据权利要求7所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：各镜片镜框和压环与镜片接触处都为45°倒角。

9.根据权利要求2所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述前置镜组件支撑结构(14)还包括沿前置镜组镜框(40)外壁周向设置的前置镜组支架(41)；用于将前置镜组件支撑结构(14)固定在冷光学箱体(13)内；

所述后置成像镜组件支撑结构(16)还包括沿后置成像镜组镜框(56)外壁周向设置的成像镜组支架(37)；用于将后置成像镜组件支撑结构(16)固定在冷光学箱体(13)内；

所述干涉仪组件支撑结构(15)还包括与干涉仪左支架(24)及干涉仪右支架(29)固连的干涉仪转接板(35)，用于将干涉仪组件支撑结构(15)固定在冷光学箱体(13)内；

所述冷光学箱体(13)的侧壁为防辐射罩，所述冷光学箱体(13)内设有导热板(17)，所述导热板(17)位于冷光学箱体的底部；

所述导热板(17)上设有多个通孔，所述冷光学箱体的底部上设有多个第一凸台，第一凸台穿过导热板上通孔与前置镜组支架(41)、成像镜组支架(37)及干涉仪转接板(35)可拆卸连接；

前置镜组支架(41)、成像镜组支架(37)及干涉仪转接板(35)的底面均与导热板接触。

10.根据权利要求9所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：前置镜组支架(41)、成像镜组支架(37)及干涉仪转接板(35)的底面设有与第一凸台匹配的第二凸台，第一凸台与第二凸台通过螺钉固定连接。

11.根据权利要求10所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述前置镜组件支撑结构(14)还包括沿前置镜组镜框(40)外壁周向设置的前置镜组修切垫(42)，所述前置镜组修切垫(42)位于前置镜组支架(41)与前置镜组镜框(40)之间；

所述后置成像镜组件支撑结构(16)还包括沿后置成像镜组镜框(56)外壁周向设置的成像镜组修切垫(38)，所述成像镜组修切垫(38)位于成像镜组支架(37)与成像镜组镜框(56)之间。

12.根据权利要求11所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：第一弹性间隔元件(46)为环状；沿第一弹性间隔元件的周面开设多个沿其周向的通槽；沿第一弹性间隔元件的端面设置多个沿其轴向的凸台，凸台位置与通槽位置一一对应。

13.根据权利要求10所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述右扩视场棱镜间隔(30)及左扩视场棱镜间隔(25)均为方环形；所述右光栅间隔(31)与左光栅间隔(26)均包括间隔板(141)，沿间隔板(141)中心开设方形通孔，所述方形通孔的孔径小于左右光栅的尺寸；沿间隔板(141)的两条对边处分别设置支撑条(142)，当安装扩视场棱镜时，所述支撑条(142)端部与扩视场棱镜接触压紧。

14.根据权利要求13所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述第一方形通孔与第二方形通孔均为台阶孔，且台阶孔的大端与台阶孔的小端不同轴；

所述右扩视场棱镜间隔(30)以第一方形通孔内端面为基准面，安装在第一方形通孔小端内；所述左扩视场棱镜间隔(25)以第二方形通孔内端面为基准面，安装在第二方形通孔小端内；

所述右光栅间隔(31)以右扩视场棱镜一锲形面为基准面，与第一方形通孔台阶面止口配合压紧；左光栅间隔(26)以左扩视场棱镜一锲形面为基准面，与第二方形通孔台阶面止口配合压紧；

所述右光栅基板(32)以右光栅一端面为基准面，贴合右光栅安装在右压盖中；所述左光栅基板(27)以左光栅一端面为基准面，贴合左光栅安装在左压盖中；

所述右压盖(33)与左压盖(28)分别位于第一方形通孔及第二方形通孔大端内。

15.根据权利要求14所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述干涉仪左支架(24)、干涉仪右支架(29)、左扩视场棱镜间隔(25)、右扩视场棱镜间隔(30)、左光栅间隔(26)、右光栅间隔(31)、左光栅基板(27)、右光栅基板(32)、左压盖(28)以及右压盖(33)的材料均为硬铝2Al2。

16.根据权利要求15所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：干涉仪右支架和干涉仪左支架通过螺钉连接；所述右压盖及左压盖通过螺钉分别安装在干涉仪右支架及干涉仪左支架上。

17.根据权利要求16所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：干涉仪组件支撑结构(15)还包括分束板间隔，所述分束板间隔通过螺钉与干涉仪右支架或右支架连接，当分束板与补偿板安装时，位于分束板与补偿板之间。

18.根据权利要求17所述的长波红外多普勒差分干涉仪系统支撑结构，其特征在于：所述导热板(17)的材料为黄铜。

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