一種360度向心掃描式太陽模擬器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及光學測量設備技術領域，尤其是涉及一種360度向心掃描式太陽模擬器。其特點是包括基座，所述的基座上方設置有水平臂，光源與基座上方的水平臂固定相連，光源的左側對應設置有積分器，積分器左側對應設置有準直鏡組，準直鏡組左側對應設置有第一反射鏡，所述的水平臂端部下方設置有固定套筒，回轉臂安裝在固定套筒上，徑向圓光柵設置在固定套筒下端部，徑向圓光柵一側對應設置有光柵讀數頭，徑向圓光柵下方對應設置有第二反射鏡，回轉臂的端部還設置有第三反射鏡，所述的基座上設置有樣品載物臺，樣品載物臺上設置為被測樣品。其能夠滿足不同太陽輻照角度下目標光學特性的高效率、高準確度標定，掃描速度達到120°/s，角度測量精度5″。
【專利說明】
一種360度向心掃描式太陽模擬器
技術領域
[0001]本發明涉及光學測量設備技術領域，尤其是涉及一種360度向心掃描式太陽模擬器。
【背景技術】
[0002]太陽模擬器是一種能夠提供與太陽輻射光譜相匹配的模擬光源。常用于飛行器姿態標定、遙感技術及空間環境材料反射特性測量等領域。根據應用領域不同，對太陽模擬器的關鍵參數如:光譜分布、光源穩定性、光源輻照均勻性、輻照強度等要求有所不同。隨著航天技術領域的不斷發展，航天飛行器中許多光電器件、功能材料都需要進行地面特性測試，且在材料特性測試時，需要對不同輻照角度、探測距離進行組合測試，以獲取全部空間環境特性數據，為航天器姿態估計提供詳細的地面測試數據。目前，大多數太陽模擬器都采用固定光軸式結構，即只提供沿固定光軸方向上的模擬太陽光譜及照度等特性。為了獲取目標在不同太陽夾角下的光學特性，需要附加旋轉裝置以進行目標光學特性試驗，測量過程繁瑣，效率低下。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于避免現有技術的缺陷而提供一種360度向心掃描式太陽模擬器，有效解決了現有技術存在的問題。
[0004]為實現上述目的，本發明采取的技術方案為:所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特點是包括基座，所述的基座上方設置有水平臂，光源與基座上方的水平臂固定相連，光源的左側對應設置有積分器，積分器左側對應設置有準直鏡組，準直鏡組左側對應設置有第一反射鏡，所述的水平臂端部下方設置有固定套筒，回轉臂安裝在固定套筒上，徑向圓光柵設置在固定套筒下端部，徑向圓光柵一側對應設置有光柵讀數頭，徑向圓光柵下方的回轉臂上對應設置有第二反射鏡，回轉臂的端部對應第二反射鏡還設置有第三反射鏡，所述的固定套筒下方的基座上對應設置有樣品載物臺，樣品載物臺上設置為被測樣品。
[0005]所述的光源通過光源安裝螺紋安裝在光源安裝座中間，光源安裝座通過第三螺釘固定安裝在水平臂上，光源外部對應設置有聚光鏡，聚光鏡外側通過第二螺釘與水平臂固定相連，積分器通過第一隔環、第二隔環和第三隔環安裝在水平臂內，準直鏡組通過壓圈和頂絲安裝在水平臂內，第一反射鏡安裝在第一反射鏡安裝座上，第一反射鏡安裝座通過第一螺釘安裝在水平臂上。
[0006]所述的光源發出的光經聚光鏡匯聚沿水平臂向左傳播，光源經過積分器使光束進行均化，光束通過積分器后向左發散傳播且焦點與準直鏡組的焦點重合，經過準直鏡組后變成平行光，繼續向左傳播，光束經過第一反射鏡后，光束變成豎直向下傳播；向下傳播的光束通過徑向圓光柵經第二反射鏡反射至第三反射鏡，光束經第三反射鏡水平反射至樣品載物臺上的被測樣品上，所述的第二反射鏡和第三反射鏡通過螺釘與回轉臂固定相連。
[0007]所述的光源為氙燈，所述的聚光鏡采用旋轉拋物面或二次旋轉曲面式結構，聚光鏡中間對應光源設置有通孔，通過調整光源安裝座的軸向距離使光源發出的光通過聚光鏡匯聚傳播。
[0008]所述的積分器由兩個對稱分布的微鏡陣列組成，微鏡陣列通過光膠樹脂與基板連接，微鏡陣列設置成矩形或圓形或蜂窩式結構，積分器通過第一隔環、第二隔環和第三隔環實現軸向定位，積分器間距通過修研第一隔環、第二隔環和第三隔環來調節。
[0009]所述的準直鏡組采用雙膠合透鏡，準直鏡組右端通過第一隔環定位，準直鏡組左端通過壓圈定位;壓圈通過四個徑向布置的頂絲進行固定。
[0010]所述的第一反射鏡為45°反射鏡，第一反射鏡通過光學膠與第一反射鏡安裝座粘接。
[0011]所述的回轉臂為L型結構，回轉臂通過角接觸軸承與水平臂端部下方的固定套筒活動連接，分體式力矩電機的轉子通過螺釘與回轉臂固定相連，分體式力矩電機的定子通過螺紋壓緊的方式與固定套筒相連，分體式力矩電機為回轉臂提供回轉力矩。
[0012]所述的徑向圓光柵通過螺釘固定安裝在固定套筒下端部，光柵讀數頭對應徑向圓光柵通過調整裝置安裝在固定套筒上，光柵讀數頭與徑向圓光柵構成精密測角機構。
[0013]所述的固定套筒與樣品載物臺同軸心設置，徑向圓光柵與固定套筒同軸心設置；所述的聚光鏡、積分器和第一反射鏡通過連接法蘭與水平臂固定相連。
[0014]本發明的有益效果是:所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其掃描速度達到120°/S，角度測量精度5〃，能夠實現靜止樣品水平360°掃描，提高了目標特性測量實驗的效率，簡化了目標特性測量裝置的復雜程度，能夠滿足不同太陽輻照角度下目標光學特性的高效率、高準確度標定，為空間載荷光學特性標定提供了快速、高準確度的解決途徑。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的結構原理示意圖；
[0016]圖2為本發明的光束傳播原理示意圖；
[0017]圖3為本發明的水平臂內部結構原理示意圖。
[0018]圖中所示:1、光源；1-1、光源安裝座；1-2、光源安裝螺紋；2、積分器;3、準直鏡組；
4、第一反射鏡；5、角接觸軸承;6、分體式力矩電機;7、光柵讀數頭;8、徑向圓光柵;9、回轉臂；1、第二反射鏡；11、被測樣品；12、樣品載物臺；13、第三反射鏡；14、基座；15、水平臂；15-1、第一螺釘;15-2、第一反射鏡安裝座；15-3、頂絲；15-4、壓圈；15-5、第一隔環；15-6、第二隔環；15-7、第三隔環；15-8、第二螺釘;15-9、第三螺釘;16、固定套筒；17、聚光鏡。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。
[0020]如圖1至3所示，所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特點是包括基座14，所述的基座14上方設置有水平臂15，光源I與基座14上方的水平臂15固定相連，光源I的左側對應設置有積分器2，積分器2左側對應設置有準直鏡組3，準直鏡組3左側對應設置有第一反射鏡4，所述的水平臂15端部下方設置有固定套筒16，回轉臂9安裝在固定套筒16上，徑向圓光柵8設置在固定套筒16下端部，徑向圓光柵8—側對應設置有光柵讀數頭7，徑向圓光柵下方8的回轉臂9上對應設置有第二反射鏡10，回轉臂9的端部對應第二反射鏡10還設置有第三反射鏡13，所述的固定套筒16下方的基座14上對應設置有樣品載物臺12，樣品載物臺12上設置為被測樣品11。
[0021]進一步，所述的光源I通過光源安裝螺紋1-2安裝在光源安裝座1-1中間，光源安裝座1-1通過第三螺釘15-9固定安裝在水平臂15上，光源I外部對應設置有聚光鏡17，聚光鏡17外側通過第二螺釘15-8與水平臂15固定相連，積分器2通過第一隔環15-5、第二隔環15-6和第三隔環15-7安裝在水平臂15內，準直鏡組3通過壓圈15-4和頂絲15-3安裝在水平臂15內，第一反射鏡4安裝在第一反射鏡安裝座15-2上，第一反射鏡安裝座15-2通過第一螺釘15-1安裝在水平臂15上。
[0022]進一步，所述的光源I發出的光經聚光鏡17匯聚沿水平臂向左傳播，光源I經過積分器2使光束進行均化，光束通過積分器2后向左發散傳播且焦點與準直鏡組3的焦點重合，經過準直鏡組3后變成平行光，繼續向左傳播，光束經過第一反射鏡4后，光束變成豎直向下傳播；向下傳播的光束通過徑向圓光柵8經第二反射鏡10反射至第三反射鏡13，光束經第三反射鏡13水平反射至樣品載物臺12上的被測樣品11上，所述的第二反射鏡10和第三反射鏡13通過螺釘與回轉臂9固定相連。為保證模擬器光源水平出射且結構不對光束造成光束阻擋，第二反射鏡10將光束改變較大角度照射到第三反射鏡13上，調整第三反射鏡13角度使光束水平出射。當第二反射鏡10和第三反射鏡13法線夾角為45度時，總能保證光束水平出射。
[0023]進一步，所述的光源I為氙燈，所述的聚光鏡17采用旋轉拋物面或二次旋轉曲面式結構，聚光鏡17中間對應光源I設置有通孔，通過調整光源安裝座1-1的軸向距離使光源I發出的光通過聚光鏡17匯聚傳播。
[0024]進一步，所述的積分器2由兩個對稱分布的微鏡陣列組成，微鏡陣列通過光膠樹脂與基板連接，微鏡陣列設置成矩形或圓形或蜂窩式結構，積分器2通過第一隔環15-5、第二隔環15-6和第三隔環15-7實現軸向定位，積分器2間距通過修研第一隔環15-5、第二隔環15-6和第三隔環15-7來調節。
[0025]進一步，所述的準直鏡組3采用雙膠合透鏡，準直鏡組3右端通過第一隔環15-5定位，準直鏡組3左端通過壓圈6定位;壓圈6通過四個徑向布置的頂絲5進行固定。
[0026]進一步，所述的第一反射鏡4為45°反射鏡，第一反射鏡4通過光學膠與第一反射鏡安裝座15-2粘接。
[0027]進一步，所述的回轉臂9為L型結構，回轉臂9通過角接觸軸承5與水平臂15端部下方的固定套筒16活動連接，分體式力矩電機6的轉子通過螺釘與回轉臂9固定相連，分體式力矩電機6的定子通過螺紋壓緊的方式與固定套筒16相連，分體式力矩電機6為回轉臂9提供回轉力矩。
[0028]進一步，所述的徑向圓光柵8通過螺釘固定安裝在固定套筒16下端部，光柵讀數頭8對應徑向圓光柵8通過調整裝置安裝在固定套筒16上，光柵讀數頭7與徑向圓光柵8構成精密測角機構。
[0029]進一步，所述的固定套筒16與樣品載物臺12同軸心設置，徑向圓光柵8與固定套筒16同軸心設置;所述的聚光鏡17、積分器2和第一反射鏡4通過連接法蘭與水平臂15固定相連。
[0030]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征是包括基座，所述的基座上方設置有水平臂，光源與基座上方的水平臂固定相連，光源的左側對應設置有積分器，積分器左側對應設置有準直鏡組，準直鏡組左側對應設置有第一反射鏡，所述的水平臂端部下方設置有固定套筒，回轉臂安裝在固定套筒上，徑向圓光柵設置在固定套筒下端部，徑向圓光柵一側對應設置有光柵讀數頭，徑向圓光柵下方的回轉臂上對應設置有第二反射鏡，回轉臂的端部對應第二反射鏡還設置有第三反射鏡，所述的固定套筒下方的基座上對應設置有樣品載物臺，樣品載物臺上設置為被測樣品。2.如權利要求1所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的光源通過光源安裝螺紋安裝在光源安裝座中間，光源安裝座通過第三螺釘固定安裝在水平臂上，光源外部對應設置有聚光鏡，聚光鏡外側通過第二螺釘與水平臂固定相連，積分器通過第一隔環、第二隔環和第三隔環安裝在水平臂內，準直鏡組通過壓圈和頂絲安裝在水平臂內，第一反射鏡安裝在第一反射鏡安裝座上，第一反射鏡安裝座通過第一螺釘安裝在水平臂上。3.如權利要求1所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的光源發出的光經聚光鏡匯聚沿水平臂向左傳播，光源經過積分器使光束進行均化，光束通過積分器后向左發散傳播且焦點與準直鏡組的焦點重合，經過準直鏡組后變成平行光，繼續向左傳播，光束經過第一反射鏡后，光束變成豎直向下傳播;向下傳播的光束通過徑向圓光柵經第二反射鏡反射至第三反射鏡，光束經第三反射鏡水平反射至樣品載物臺上的被測樣品上，所述的第二反射鏡和第三反射鏡通過螺釘與回轉臂固定相連。4.如權利要求2所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的光源為氙燈，所述的聚光鏡采用旋轉拋物面或二次旋轉曲面式結構，聚光鏡中間對應光源設置有通孔，通過調整光源安裝座的軸向距離使光源發出的光通過聚光鏡匯聚傳播。5.如權利要求2所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的積分器由兩個對稱分布的微鏡陣列組成，微鏡陣列通過光膠樹脂與基板連接，微鏡陣列設置成矩形或圓形或蜂窩式結構，積分器通過第一隔環、第二隔環和第三隔環實現軸向定位，積分器間距通過修研第一隔環、第二隔環和第三隔環來調節。6.如權利要求2所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的準直鏡組采用雙膠合透鏡，準直鏡組右端通過第一隔環定位，準直鏡組左端通過壓圈定位;壓圈通過四個徑向布置的頂絲進行固定。7.如權利要求2所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的第一反射鏡為45°反射鏡，第一反射鏡通過光學膠與第一反射鏡安裝座粘接。8.如權利要求1所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的回轉臂為L型結構，回轉臂通過角接觸軸承與水平臂端部下方的固定套筒活動連接，分體式力矩電機的轉子通過螺釘與回轉臂固定相連，分體式力矩電機的定子通過螺紋壓緊的方式與固定套筒相連，分體式力矩電機為回轉臂提供回轉力矩。9.如權利要求1所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的徑向圓光柵通過螺釘固定安裝在固定套筒下端部，光柵讀數頭對應徑向圓光柵通過調整裝置安裝在固定套筒上，光柵讀數頭與徑向圓光柵構成精密測角機構。10.如權利要求1所述的一種360度向心掃描式太陽模擬器，其特征在于:所述的固定套筒與樣品載物臺同軸心設置，徑向圓光柵與固定套筒同軸心設置;所述的聚光鏡、積分器和第一反射鏡通過連接法蘭與水平臂固定相連。
【文檔編號】F21S8/00GK105822957SQ201610339956
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】楊墨, 呂玉梅
【申請人】北華航天工業學院