專利名稱：便攜式地球模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間科學(xué)儀器檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種便攜式地球模擬器。
背景技術(shù)：
地球模擬器就是模擬地球的儀器，是衛(wèi)星控制系統(tǒng)中姿態(tài)測(cè)量的關(guān)鍵部件一紅外地球敏感器進(jìn)行地面模擬試驗(yàn)與標(biāo)定用設(shè)備。地球模擬器的主要功能是在地面上模擬不同的軌道衛(wèi)星在太空中所看到的地球，模擬地球的物理特性和幾何特性的工作狀態(tài)，即地球與太空間的輻射亮度差和地球弦寬，并能做到紅外基準(zhǔn)和可見光基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，供星上部件一紅外地球敏感器在地面上進(jìn)行性能測(cè)試和精度標(biāo)定，全面考核紅外地球敏感器的光學(xué)性能、機(jī)械性能和電性能。目前紅外地球敏感器分為地平掃描敏感器和地平熱輻射平衡敏感器，其中地平掃描敏感器又分為自旋掃描地球敏感器、圓錐掃描地球敏感器和擺動(dòng)掃描地球敏感器。其中，敏感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和用途決定不同類型的敏感器需要采用不同的地球模擬器進(jìn)行地面模擬試驗(yàn)和標(biāo)定。對(duì)于高軌道衛(wèi)星上的擺動(dòng)掃描地球敏感器通常采用由大口徑紅外準(zhǔn)直透鏡、地球光闌和地球熱板組成的準(zhǔn)直式地球模擬器。其由電熱片加熱地球圓盤模擬地球紅外輻射特征，輻射光線經(jīng)地球光闌和紅外準(zhǔn)直透鏡以平行光線入射到擺動(dòng)掃描地球敏感器，以提供紅外輻射信號(hào)。其中，通過更換不同直徑的地球光闌，模擬擺動(dòng)掃描地球敏感器在不同軌道高度上觀看到的地球。對(duì)于低軌道衛(wèi)星上的圓錐掃描地球敏感器，由于圓錐掃描地球敏感器對(duì)地球的掃描弦寬較大，難于采用準(zhǔn)直式地球模擬器進(jìn)行地面試驗(yàn)與標(biāo)定。 通常由水冷或液氮制冷的模擬太空環(huán)境的冷板遮擋被加熱的模擬地球輻射特性的熱金屬圓板實(shí)現(xiàn)地球模擬功能。冷板為具有一定張角的大尺寸扇形圓盤，熱金屬圓盤在視場(chǎng)掃描一周所占的角度即為地球弦寬。針對(duì)用于通信衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星等自旋穩(wěn)定衛(wèi)星上的自旋掃描地球敏感器，其與衛(wèi)星固連，依靠衛(wèi)星的自旋運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)紅外視場(chǎng)對(duì)地球的掃描?，F(xiàn)有地面試驗(yàn)與標(biāo)定過程通常在室內(nèi)進(jìn)行，且由準(zhǔn)直式地球模擬器提供地球紅外輻射信號(hào)和地球弦寬，被測(cè)敏感器安裝于精密轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過精密轉(zhuǎn)臺(tái)模擬提供衛(wèi)星自旋頻率，以共同完成地面試驗(yàn)和標(biāo)定。該試驗(yàn)系統(tǒng)由多個(gè)測(cè)試設(shè)備組成，系統(tǒng)過于龐大復(fù)雜，無(wú)法自由移動(dòng)，使用不方便，不利于自旋掃描地球敏感器裝星前的各項(xiàng)功能測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種便攜式地球模擬器，用以提高對(duì)自旋掃描地球敏感器進(jìn)行地面試驗(yàn)和標(biāo)定時(shí)的靈活性和方便性。本發(fā)明提供一種便攜式地球模擬器，包括模擬器本體、支架、底座、平移機(jī)構(gòu)和控制器；所述支架安裝于所述底座的一端，用于固定被測(cè)敏感器；所述模擬器本體設(shè)置于所述平移機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)面上；所述平移機(jī)構(gòu)安裝于所述底座的另一端，用于移動(dòng)所述模擬器本體，以使所述模擬器本體與所述被測(cè)敏感器對(duì)準(zhǔn)；所述模擬器本體，用于生成并發(fā)射正弦調(diào)制輻射信號(hào)，以測(cè)試所述被測(cè)敏感器的性能，所述正弦調(diào)制輻射信號(hào)攜帶有地球弦寬信息和所述被測(cè)敏感器所在衛(wèi)星自旋周期信息；所述控制器與所述模擬器本體連接，用于向所述模擬器本體提供溫度控制信號(hào)和所述衛(wèi)星自旋周期信息對(duì)應(yīng)的調(diào)制頻率控制信號(hào)，以使所述模擬器本體根據(jù)所述溫度控制信號(hào)和所述調(diào)制頻率控制信號(hào)生成所述正弦調(diào)制輻射信號(hào)。本發(fā)明的便攜式地球模擬器，通過模擬器本體提供攜帶地球弦寬信息和衛(wèi)星自旋周期信息的正弦調(diào)制輻射信號(hào)，并通過底座和支架實(shí)現(xiàn)將被測(cè)敏感器設(shè)置于地球模擬器上，即使被測(cè)敏感器和地球模擬器一體設(shè)置。本發(fā)明的便攜式地球模擬器可以在模擬衛(wèi)星自旋運(yùn)動(dòng)的情況下提供紅外輻射信號(hào)，可用于對(duì)自旋掃描地球敏感器進(jìn)行地面試驗(yàn)和標(biāo)定。與現(xiàn)有對(duì)自旋掃描地球敏感器進(jìn)行地面試驗(yàn)和標(biāo)定的系統(tǒng)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧輕便，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，使用本發(fā)明的便攜式地球模擬器可以提高對(duì)自旋掃描地球敏感器進(jìn)行地面試驗(yàn)和標(biāo)定時(shí)的靈活性和方便性。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的便攜式地球模擬器的組成框圖；圖2A為本發(fā)明實(shí)施例二提供的模擬器本體的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B為本發(fā)明實(shí)施例二提供的光學(xué)調(diào)制器的調(diào)制盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2C為本發(fā)明實(shí)施例二提供的鍺準(zhǔn)直彎月透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3A為本發(fā)明實(shí)施例二提供的熱地球組件的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖;3B為本發(fā)明實(shí)施例二提供的第一光闌套筒圓心角B的示意圖；圖4A為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種支架結(jié)構(gòu)的主視圖；圖4B為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種支架結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例四提供的底座的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例四提供的平移機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例五提供的便攜式地球模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的便攜式地球模擬器中控制系統(tǒng)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一
圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的便攜式地球模擬器的組成關(guān)系示意圖。如圖1所示， 本實(shí)施例的便攜式地球模擬器包括模擬器本體10、支架20、底座30、平移機(jī)構(gòu)40和控制器50。其中，支架20安裝于底座30的一端，用于固定被測(cè)敏感器；模擬器本體10設(shè)置于平移機(jī)構(gòu)40的工作臺(tái)面上；平移機(jī)構(gòu)40安裝于底座30的另一端，用于移動(dòng)模擬器本體10， 調(diào)整模擬器本體10和被測(cè)敏感器之間的距離，以使模擬器本體10與被測(cè)敏感器對(duì)準(zhǔn)。模擬器本體10，用于生成并發(fā)射正弦調(diào)制輻射信號(hào)，其中正弦調(diào)制輻射信號(hào)被正對(duì)模擬器本體10的被測(cè)敏感器接收，以測(cè)試被測(cè)敏感器的性能。本發(fā)明實(shí)施例中的正弦調(diào)制輻射信號(hào)攜帶有地球弦寬信息和被測(cè)敏感器所在衛(wèi)星自旋周期信息，即本發(fā)明實(shí)施例中的正弦調(diào)制輻射信號(hào)是在模擬衛(wèi)星自旋運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下生成的能夠描述地球弦寬(即地球的幾何特征)的紅外輻射信號(hào)，而正弦調(diào)制輻射信號(hào)本身可以描述地球的物理特征?？刂破?0與模擬器本體10連接，用于向模擬器本體10提供溫度控制信號(hào)和衛(wèi)星自旋周期信息對(duì)應(yīng)的調(diào)制頻率控制信號(hào)，以使模擬器本體10根據(jù)溫度控制信號(hào)和調(diào)制頻率控制信號(hào)生成正弦調(diào)制輻射信號(hào)。其中，溫度控制信號(hào)可以根據(jù)實(shí)際被測(cè)敏感器以及被測(cè)敏感器將要應(yīng)用于的衛(wèi)星的環(huán)境等進(jìn)行設(shè)置，該溫度控制信號(hào)主要用于控制生成的正弦調(diào)制輻射信號(hào)的溫度。而頻率調(diào)制控制信號(hào)可以根據(jù)被測(cè)敏感器將要應(yīng)用于的衛(wèi)星的自旋運(yùn)動(dòng)周期進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)置，主要用于控制調(diào)制正弦調(diào)制輻射信號(hào)所需的調(diào)制頻率。本實(shí)施例的便攜式地球模擬器在工作時(shí)，首先將被測(cè)敏感器安裝到支架20上，并取下被測(cè)敏感器的鏡頭蓋，在該安裝過程中可以通過平移機(jī)構(gòu)40將安裝于其上的模擬器本體10移開，以提供足夠安裝空間便于被測(cè)敏感器的安裝；安裝好被測(cè)敏感器之后，通過平移機(jī)構(gòu)40將模擬器本體10移回到適當(dāng)位置，并固定，然后，給控制器50以及模擬器本體 10供電，開始對(duì)被測(cè)敏感器進(jìn)行測(cè)試。值得說(shuō)明的是，本實(shí)施例的便攜式地球模擬器，可以模擬被測(cè)敏感器所在衛(wèi)星的自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的情況，并提供自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的紅外輻射信號(hào)，因此，可主要應(yīng)用于自旋掃描地球敏感器，但并不限于此，在以下各實(shí)施例中將以自旋掃描地球敏感器為例進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施例的便攜式地球模擬器具有模擬自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的紅外輻射信號(hào)并且對(duì)信號(hào)進(jìn)行正弦調(diào)制的功能，且本實(shí)施例的便攜式地球模擬器還通過底座、支架以及平移機(jī)構(gòu)可將模擬器本體和被測(cè)敏感器一體化，與現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)相比，本實(shí)施例的便攜式地球模擬器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧輕便，可以提高被測(cè)敏感器地面試驗(yàn)和標(biāo)定的靈活性和便捷性。實(shí)施例二圖2A為本發(fā)明實(shí)施例二提供的模擬器本體的一種結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例為圖1 中模擬器本體的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，但并不限于此。如圖2A所示，該模擬器本體10包括主體框架101、熱地球組件102、光學(xué)調(diào)制器103、前蓋板104、紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)105、步進(jìn)電機(jī) 106、光電二極管107、插接接口 108和后蓋板109。其中，主體框架101內(nèi)設(shè)置有前板，且主體框架101、前蓋板104和后蓋板109具體組成一中空箱體，模擬器本體10的大多組成部分可安裝于該中空箱體內(nèi)的前板上。其具體安裝結(jié)構(gòu)如下熱地球組件102安裝于主體框架101內(nèi)的前板上，并通過插接接口 108與控制器 50連接，用于根據(jù)控制器50提供的溫度控制信號(hào)產(chǎn)生紅外輻射信號(hào)。
步進(jìn)電機(jī)106安裝于主體框架101內(nèi)的前板上；光學(xué)調(diào)制器103安裝于步進(jìn)電機(jī) 106的輸出軸上，用于對(duì)熱地球組件102產(chǎn)生的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行正弦調(diào)制。本實(shí)施例優(yōu)選光學(xué)調(diào)制器103通過聯(lián)接法蘭110(如圖2A所示)安裝于步進(jìn)電機(jī)106上，但并不限于此。其中，光學(xué)調(diào)制器103包括一調(diào)制盤，其結(jié)構(gòu)如圖2B所示，調(diào)制盤上開有一個(gè)扇形窗口 1031，窗口的圓心角A大約為地球弦寬的1. 15倍，調(diào)制盤邊緣處開有180個(gè)均勻分布的直徑Imm的通光小孔1032 (圖2B中僅示出幾個(gè))，中間處開有一狹縫1033，背面貼有反光紙。光電二極管107安裝于前板上正對(duì)光學(xué)調(diào)制器103上的狹縫1033的位置，并分別與控制器50和步進(jìn)電機(jī)106連接，用于測(cè)量光學(xué)調(diào)制器103的調(diào)制頻率，該調(diào)制頻率即為步進(jìn)電機(jī)106的轉(zhuǎn)速。具體的，光電二極管107對(duì)調(diào)制盤上的狹縫1033采樣拾取調(diào)制盤零位位置，并對(duì)調(diào)制盤上的通光小孔1032進(jìn)行采樣，以測(cè)量調(diào)制盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。同時(shí)，光電二極管107還用于根據(jù)控制器50提供的調(diào)制頻率控制信號(hào)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)106的轉(zhuǎn)速，即將控制器50提供的預(yù)設(shè)調(diào)制頻率與測(cè)量到的調(diào)制頻率進(jìn)行比較，以調(diào)整光學(xué)調(diào)制器103的調(diào)制頻率到預(yù)設(shè)調(diào)制頻率使之滿足需求。例如當(dāng)比較得出測(cè)量的調(diào)制頻率小于預(yù)設(shè)調(diào)制頻率時(shí)，加速步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)比較得出測(cè)量的調(diào)制頻率大于預(yù)設(shè)調(diào)制頻率時(shí)，則降低步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。插接接口 108安裝于主體框架101上，其上設(shè)置有信號(hào)接口和電源接口。其中，信號(hào)接口提供模擬器本體10和控制器50之間的連接通路，而電源接口用于向模擬器本體10 提供電源；插接接口 108中的信號(hào)接口和電源接口可以是獨(dú)立設(shè)置的接口，也可以如本實(shí)施例所述設(shè)置在同一插接接口上(即一體設(shè)置)。為了使設(shè)置更加緊湊，本實(shí)施例以一體設(shè)置的接口部件為例，如圖2A中所示插接接口 108，其既包括信號(hào)接口也包括電源接口。其中，前蓋板104安裝于主體框架101正對(duì)光學(xué)調(diào)制器103的一側(cè)；而后蓋板109 安裝于主體框架101上與前蓋板104相對(duì)的一側(cè)，用于封閉主體框架101。而紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)105安裝于前蓋板104上，位于上述中空箱體之外，且紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)105正對(duì)光學(xué)調(diào)制器103，用于對(duì)經(jīng)光學(xué)調(diào)制器103調(diào)制后的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直處理，生成正弦調(diào)制輻射信號(hào)，并發(fā)射出去，以便于被測(cè)敏感器接收。其中，紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)105優(yōu)選采用小口徑的鍺準(zhǔn)直彎月透鏡，如圖2C所示，其口徑優(yōu)選為34mm，其透光面鍍有14 μ m 16. 25 μ m的波段的減反射膜，能夠準(zhǔn)確的將調(diào)制后的紅外輻射信號(hào)(是一種光信號(hào))轉(zhuǎn)換為平行光信號(hào)(即正弦調(diào)制輻射信號(hào))。本實(shí)施例提供的模擬器本體，通過步進(jìn)電機(jī)可以模擬衛(wèi)星的自旋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)太空和地球熱輻射邊界變化及變化頻率的模擬；通過光電二極管和步進(jìn)電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)和控制光學(xué)調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外輻射信號(hào)的正弦調(diào)制，進(jìn)一步通過紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)向被測(cè)敏感器提供被測(cè)敏感器在衛(wèi)星軌道上觀測(cè)到的地球弦寬和掃描頻率，從而對(duì)被測(cè)敏感器在裝星前進(jìn)行各項(xiàng)功能檢測(cè)。其中，圖3A為本發(fā)明實(shí)施例二提供的熱地球組件的一種結(jié)構(gòu)示意圖。熱地球組件 102可以由圖3A所示的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，但并不限于此。該熱地球組件102具體包括第一光闌套筒1021、第一隔熱層1022、第一電加熱膜1023、第一熱敏電阻1024、第一金屬圓盤1025和第一子后蓋板1(^6。其中，第一金屬圓盤1025的背面中心位置開設(shè)有凹槽，第一熱敏電阻IOM安裝于第一金屬圓盤1025背面的凹槽內(nèi)；且在第一金屬圓盤1025的背面還設(shè)有第一電加熱膜1023，該第一電加熱膜1023位于第一熱敏電阻IOM的后面。第一金屬圓盤1025安裝于第一光闌套筒1021內(nèi)；第一隔熱層1022安裝于第一光闌套筒1021內(nèi)，且位于第一電加熱膜 1023后面；第一子后蓋板1(^6(例如玻璃鋼材質(zhì)的后蓋板)靠近第一隔熱層1022，安裝于第一光闌套筒1021，如圖3A所示，位于第一隔熱層1022的后面，用于將上述部件封裝在第一光闌套筒1021內(nèi)。其中，第一光闌套筒1021，用于根據(jù)被測(cè)敏感器所在軌道的高度，提供地球弦寬信息。第一光闌套筒1021可以采用平板式套筒結(jié)構(gòu)，其內(nèi)圓邊界用于模擬地平，其圓心角即為地球弦寬，因此，通過調(diào)整第一光闌套筒1021的圓心角即可調(diào)整所模擬的地球弦寬，其中圖:3B所示為第一光闌套筒1021圓心角B的示意圖。第一電加熱膜1023可以采用薄膜式電加熱膜，可以直接貼到第一金屬圓盤1025 的背面，用于在接通電源時(shí)對(duì)第一金屬圓盤1025進(jìn)行加熱，以通過第一金屬圓盤1025生成攜帶地球弦寬信息的紅外輻射信號(hào)。具體的，當(dāng)?shù)谝唤饘賵A盤1025被加熱時(shí)，產(chǎn)生紅外輻射信號(hào)，又因?yàn)榈谝唤饘賵A盤1025安裝于第一光闌套筒1021內(nèi)，因此，通過控制第一光闌套筒1021的圓心角可以產(chǎn)生不同的紅外輻射信號(hào)，即攜帶有地球弦寬信息。第一隔熱層1022可選用各種保溫隔熱材料，例如石棉灰，主要用于對(duì)第一金屬圓盤1025進(jìn)行保溫，以保持整個(gè)測(cè)試過程在恒溫條件下進(jìn)行，提高測(cè)試精度。其中，第一金屬圓盤1025為經(jīng)過黑色陽(yáng)極氧化處理的鋁制金屬圓盤，而為了與第一金屬圓盤1025相適應(yīng)， 第一隔熱層1022的形狀優(yōu)選為圓形。其中，第一金屬圓盤1025的直徑可以根據(jù)被測(cè)敏感器的口徑進(jìn)行選擇。例如假設(shè)被測(cè)敏感器的口徑為31mm，則可以選擇第一金屬圓盤1025的直徑可為35mm。第一熱敏電阻1024，還與控制器50連接(未示出)，用于測(cè)量第一金屬圓盤1025 的溫度，并將測(cè)量到的溫度反饋給控制器50，以供控制器50生成溫度控制信號(hào)。具體的，控制器50將預(yù)設(shè)溫度值與第一熱敏電阻IOM反饋的溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)反饋溫度和預(yù)設(shè)溫度不一致時(shí)，生成溫度控制信號(hào)，并通過溫度控制信號(hào)控制繼續(xù)對(duì)第一金屬圓盤1025進(jìn)行加熱。例如當(dāng)比較得出反饋溫度小于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，生成繼續(xù)加溫控制信號(hào)，繼續(xù)加溫控制信號(hào)可以控制電源繼續(xù)給第一電加熱膜1023供電，以使第一電加熱膜1023繼續(xù)對(duì)第一金屬圓盤1025進(jìn)行加熱，直到反饋溫度與預(yù)設(shè)溫度相等為止。實(shí)施例三圖4A為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種支架結(jié)構(gòu)的主視圖，圖4B為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種支架結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。本實(shí)施例基于上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，具體提供上述實(shí)施例中支架的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，但并不限于此。如圖4A和圖4B所示，支架20包括臺(tái)面板201、兩個(gè)側(cè)立板202和聯(lián)接板203。其中，臺(tái)面板201設(shè)于兩個(gè)側(cè)立板202組成的框架之上，用于承載被測(cè)敏感器；而聯(lián)接板203設(shè)于兩側(cè)立板202中間，并與兩側(cè)立板202連接，用于加強(qiáng)側(cè)立板 202的支撐作用。另外，聯(lián)接板203還可以是橫梁結(jié)構(gòu)。其中，聯(lián)接板203和側(cè)立板202形成可以支撐臺(tái)面板201的立體結(jié)構(gòu)。其中，臺(tái)面板201、側(cè)立板202和聯(lián)接板203之間可以通過螺栓螺母進(jìn)行連接，也可以通過粘合劑進(jìn)行黏合，本實(shí)施例并不對(duì)此進(jìn)行限制。另外， 需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的支架結(jié)構(gòu)僅是一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并不限于此，也可以采用實(shí)現(xiàn)支撐功能的其他結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，本實(shí)施例的支架20還包括絕緣板204，所述絕緣板204設(shè)置于臺(tái)面板201之上。該絕緣板204具體為一層電阻率小的銅板，該銅板上設(shè)置有安裝定位面和安裝孔，以固定被測(cè)敏感器。通過設(shè)置絕緣板204可以減小接觸電阻，提高安全可靠性。進(jìn)一步，在絕緣板204上還設(shè)有接地端子，用于固定接地線，通過該接地線可以使敏感器和便攜式地球模擬器進(jìn)行電磁隔離，以包括被測(cè)敏感器。實(shí)施例四圖5為本發(fā)明實(shí)施例四提供的底座的一種結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例基于上述各實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例具體提供上述各實(shí)施例中底座30的一種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，但并不限于此。如圖 5所示，底座30包括底座板301、限位塊302、鎖緊機(jī)構(gòu)303、調(diào)平地腳304和刻度尺305。其中，底座板301用于安裝支架20和平移機(jī)構(gòu)40 ；刻度尺305設(shè)于底座板301的一側(cè)(并不對(duì)此進(jìn)行限制)，用于顯示被測(cè)敏感器與模擬器本體10的相對(duì)距離；限位塊302 設(shè)置于底座板301上，用于限定平移機(jī)構(gòu)40以阻止模擬器本體10和被測(cè)敏感器接觸，更進(jìn)一步為了防止紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)105與被測(cè)敏感器的紅外探頭發(fā)生碰撞以損壞星上產(chǎn)品； 鎖緊機(jī)構(gòu)303設(shè)置于底座板301上，且其可以在底座板301上自由滑動(dòng)，用于固定平移機(jī)構(gòu) 40。例如其可以是一組卡扣件；調(diào)平地腳304設(shè)置于底座板301的下方，用于調(diào)整底座板 301，例如調(diào)整底座板301具有良好的水平度。本實(shí)施例提供的底座結(jié)構(gòu)，充分考慮了使用時(shí)的便利性，其上各組成部分設(shè)置緊湊，且操作時(shí)方便可靠。進(jìn)一步，如圖5和圖6所示，本發(fā)明各實(shí)施例采用的平移機(jī)構(gòu)40具體為一維精密滾珠絲桿，傳動(dòng)精密，其設(shè)置于底座板301上，主要包括手輪401、絲杠402和直線導(dǎo)軌403， 通過搖動(dòng)手輪401使平移機(jī)構(gòu)40使其沿絲杠402和直線導(dǎo)軌403在底座板301上移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)其上模擬器本體10和被測(cè)敏感器之間的距離。實(shí)施例五圖7為本發(fā)明實(shí)施例五提供的便攜式地球模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例另提供了一種便攜式地球模擬器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，其基于上述各實(shí)施例中的技術(shù)方案，其區(qū)別在于本實(shí)施例的便攜式地球模擬器中的熱地球組件還包括第二光闌套筒、第二金屬圓盤、第二電加熱膜、第二熱敏電阻、第二隔熱層和第二子后蓋板。其中，第二光闌套筒與第一光闌套筒的作用相同，用于根據(jù)被測(cè)敏感器所在軌道的高度，提供地球弦寬信息；第二金屬圓盤安裝于第二光闌套筒內(nèi)；第二電加熱膜設(shè)于第二金屬圓盤的背面，用于對(duì)第二金屬圓盤進(jìn)行加熱，以生成攜帶地球弦寬信息的紅外輻射信號(hào)；第二隔熱層安裝于第二光闌套筒內(nèi)位于第二電加熱膜后面，用于對(duì)第二金屬圓盤進(jìn)行保溫；第二熱敏電阻安裝于第二金屬圓盤的中心，并與控制器連接，用于測(cè)量第二金屬圓盤的溫度，并反饋給控制器，以供控制器生成溫度控制信號(hào)。另外，便攜式地球模擬器的其他組成部分的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)均可參見上述各實(shí)施例的描述，因此，本實(shí)施例僅提供了組裝后的整體結(jié)構(gòu)示意圖，即圖7所示，從圖7中可以看到實(shí)施例的模擬器本體10上包含兩個(gè)紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)105。其中圖7中的雙向箭頭表示控制器50和模擬器本體10之間的連接關(guān)系。本實(shí)施例的便攜式地球模擬器具有兩個(gè)通道，且上述第二光闌套筒、第二金屬圓盤、第二電加熱膜、第二熱敏電阻、第二隔熱層和第二子后蓋板的位置關(guān)系、作用以及優(yōu)選實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)或材料等，均可對(duì)應(yīng)參照本發(fā)明實(shí)施例對(duì)第一光闌套筒、第一金屬圓盤、第一電加熱膜、第一熱敏電阻、第一隔熱層和第一子后蓋板的描述，在此不再詳細(xì)描述。上述技術(shù)方案使得本實(shí)施例的便攜式地球模擬器具有雙目結(jié)構(gòu)，即可以同時(shí)測(cè)試兩個(gè)紅外探頭，因此，尤其適用于自旋掃描地球敏感器。現(xiàn)有技術(shù)中，只能依次分別對(duì)自旋掃描地球敏感器的兩個(gè)紅外探頭進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試效率較低，而本實(shí)施例的便攜式地球模擬器具有雙目結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)測(cè)試自旋掃描地球敏感器的兩個(gè)紅外探頭，極大的提高了測(cè)試效率。且通過具體設(shè)置可以使上述雙目結(jié)構(gòu)完全相同，以保證兩路通道輸出的正弦調(diào)制輻射信號(hào)一致，最終達(dá)到一致的測(cè)試效果。基于上述技術(shù)方案，圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的便攜式地球模擬器中控制系統(tǒng)的工作原理圖，如圖8所示，本實(shí)施例的控制系統(tǒng)主要包括溫度控制子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率控制子系統(tǒng)。其中，由高精密溫控儀、電加熱膜、熱敏電阻和金屬圓盤構(gòu)成的閉環(huán)回路構(gòu)成本實(shí)施例的溫度控制子系統(tǒng)，其工作原理如下首先由控制器設(shè)定所需加熱溫度，例如假設(shè)需要模擬的金屬圓盤的輻射亮度為4. 3 6. 7ff/m2. sr (瓦每球面度平方米)，且假設(shè)被測(cè)敏感器的口徑為31mm，則根據(jù)溫度和亮度的換算關(guān)系，確定電加熱膜需要加熱的溫度為 64. 78°C。高精密溫控儀通過比例積分微分(Proportion IntegrationDifferentiation ； 簡(jiǎn)稱為PID)控制調(diào)節(jié)器控制其內(nèi)的固體繼電器向電加熱膜供電，使電加熱膜對(duì)金屬圓盤進(jìn)行加熱。由熱敏電阻采集金屬圓盤的溫度，并將采集到的溫度信號(hào)經(jīng)V/F變換為電壓或電流信號(hào)后反饋給高精密溫控儀的PID控制調(diào)節(jié)器，使其通過控制固體繼電器控制對(duì)金屬圓盤的加熱過程，直到金屬圓盤被加熱到所需的溫度即64. 78°C為止。在此需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的電加熱膜、金屬圓盤和熱敏電阻可以是第一電加熱膜、第一金屬圓盤和第一熱敏電阻，或者第二電加熱膜、第二金屬圓盤和第二熱敏電阻，或者同時(shí)包括上述兩種情況，具體視便攜式地球模擬器的結(jié)構(gòu)而定。且熱敏電阻可采用 A級(jí)精度的PtlOO熱敏電阻，其測(cè)溫范圍為_200°C 600°C，溫度系數(shù)為TCR3851 X 10_6/°C， 經(jīng)優(yōu)選獲取的PtlOO熱敏電阻其精度可達(dá)到士0. 06%，尤其能更好的使雙目結(jié)構(gòu)的便攜式地球模擬器的兩個(gè)通道的工作狀態(tài)趨于一致，使便攜式地球模擬器的溫度控制范圍為 40°C 80°C，精度為士 1°C。在本實(shí)施例中，由步進(jìn)電機(jī)、光學(xué)調(diào)制器、光電二極管以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和時(shí)鐘電路構(gòu)成本實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率控制子系統(tǒng)。以采用IHz時(shí)鐘作為測(cè)量頻率時(shí)的時(shí)基，并采用具有64細(xì)分的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、且采用調(diào)制盤邊緣開有180個(gè)小孔的光學(xué)調(diào)制器為例， 說(shuō)明轉(zhuǎn)動(dòng)頻率控制子系統(tǒng)的工作原理。具體為首先控制器設(shè)置需要調(diào)制的頻率參數(shù)，并將 IHz的時(shí)基提供給步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由光電二極管對(duì)調(diào)制盤上的狹縫采樣進(jìn)行零位拾取， 并通過對(duì)調(diào)制盤邊緣上的180個(gè)小孔進(jìn)行采樣以測(cè)速(即測(cè)量調(diào)制頻率)。光電二極管以脈沖頻率的形式將檢測(cè)結(jié)果反饋給時(shí)鐘電路，以調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速平率的精確控制，其控制精度可達(dá)到1%。下面將結(jié)合上述便攜式地球模擬器的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，以完整詳細(xì)的介紹本發(fā)明提供的便攜式地球模擬器的工作原理。首先是準(zhǔn)備工作階段模擬器本體通過一維平移機(jī)構(gòu)安裝于底座上，自旋掃描地球敏感器固定在底座的支架，且模擬器本體和自旋掃描地球敏感器分別位于底座的兩側(cè)， 且相互對(duì)應(yīng)。通過一維平移機(jī)構(gòu)將模擬器本體和自旋掃描地球敏感器之間的距離設(shè)置好。其次是參數(shù)設(shè)置階段該階段根據(jù)被測(cè)敏感器的口徑、模擬溫度和亮度等信息，進(jìn)行相應(yīng)換算，得出便攜式地球模擬器中對(duì)應(yīng)部分的參數(shù)值，并進(jìn)行設(shè)置(包括手工調(diào)節(jié)或控制器自動(dòng)設(shè)置)。例如自動(dòng)設(shè)定所需加熱溫度值、所需調(diào)制頻率值等。
接著是測(cè)試階段當(dāng)參數(shù)設(shè)置結(jié)束后，通過電源接口向便攜式地球模擬器供電使其開始工作。即由電加熱膜對(duì)金屬圓盤加熱，并由熱敏電阻采集加熱溫度，形成溫度閉環(huán)控制，以使紅外輻射信號(hào)滿足需求；同時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)頻率控制子系統(tǒng)完成對(duì)調(diào)制頻率的設(shè)定， 則金屬圓盤輻射出的紅外輻射光經(jīng)過光學(xué)調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制后，通過紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)后變?yōu)槠叫泄獍l(fā)射給相對(duì)的被測(cè)敏感器，以對(duì)敏感器進(jìn)行裝星前的各種性能測(cè)試。其中，若被測(cè)敏感器為單目結(jié)構(gòu)，則本實(shí)施例的便攜式地球模擬器可以只使用一目通路，反之如被測(cè)敏感器為雙目結(jié)構(gòu)，則可以同時(shí)啟動(dòng)雙目通路，同時(shí)對(duì)被測(cè)敏感器進(jìn)行測(cè)試，以提高測(cè)試效率。本實(shí)施例詳細(xì)介紹了便攜式地球模擬器的使用過程和工作原理。本實(shí)施例的便攜式地球模擬器由于具有雙目結(jié)構(gòu)，可適用于單個(gè)紅外探頭的被測(cè)敏感器，也可使用該雙目結(jié)構(gòu)同時(shí)對(duì)兩個(gè)紅外探頭進(jìn)行測(cè)試，以提高測(cè)試效率，且尤其適于具有兩個(gè)紅外探頭的被測(cè)敏感器。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種便攜式地球模擬器，其特征在于，包括模擬器本體、支架、底座、平移機(jī)構(gòu)和控制器；所述支架安裝于所述底座的一端，用于固定被測(cè)敏感器；所述模擬器本體設(shè)置于所述平移機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)面上；所述平移機(jī)構(gòu)安裝于所述底座的另一端，用于移動(dòng)所述模擬器本體，以使所述模擬器本體與所述被測(cè)敏感器對(duì)準(zhǔn)；所述模擬器本體，用于生成并發(fā)射正弦調(diào)制輻射信號(hào)，以測(cè)試所述被測(cè)敏感器的性能， 所述正弦調(diào)制輻射信號(hào)攜帶有地球弦寬信息和所述被測(cè)敏感器所在衛(wèi)星自旋周期信息；所述控制器與所述模擬器本體連接，用于向所述模擬器本體提供溫度控制信號(hào)和所述衛(wèi)星自旋周期信息對(duì)應(yīng)的調(diào)制頻率控制信號(hào)，以使所述模擬器本體根據(jù)所述溫度控制信號(hào)和所述調(diào)制頻率控制信號(hào)生成所述正弦調(diào)制輻射信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述地球模擬器本體包括 主體框架、熱地球組件、光學(xué)調(diào)制器、前蓋板、紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)、光電二極管、插接接口、電源接口和后蓋板；所述熱地球組件安裝于所述主體框架內(nèi)的前板上，并通過所述插接接口與所述控制器連接，用于根據(jù)所述控制器提供的溫度控制信號(hào)產(chǎn)生紅外輻射信號(hào)；所述步進(jìn)電機(jī)安裝于所述主體框架內(nèi)的前板上；所述光學(xué)調(diào)制器安裝于所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上，用于對(duì)所述紅外輻射信號(hào)進(jìn)行正弦調(diào)制；所述光電二極管安裝于所述前板上正對(duì)所述光學(xué)調(diào)制器上的狹縫的位置，并分別與所述控制器和所述步進(jìn)電機(jī)連接，用于測(cè)量所述光學(xué)調(diào)制器的調(diào)制頻率，并根據(jù)所述控制器提供的調(diào)制頻率控制信號(hào)調(diào)整所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；所述前蓋板安裝于所述主體框架正對(duì)所述光學(xué)調(diào)制器的一側(cè)；所述紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)安裝于所述前蓋板上，用于對(duì)調(diào)制后的紅外輻射信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直處理；所述電源接口安裝于所述主體框架上，用于向所述模擬器本體提供電源；所述后蓋板安裝于所述主體框架上與所述前蓋板相對(duì)的一側(cè)，用于封閉所述主體框
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述熱地球組件包括第一光闌套筒、第一金屬圓盤、第一電加熱膜、第一熱敏電阻、第一隔熱層和第一子后蓋板；所述第一光闌套筒，用于根據(jù)所述被測(cè)敏感器所在軌道的高度，提供所述地球弦寬信息；所述第一金屬圓盤安裝于所述第一光闌套筒內(nèi)；所述第一電加熱膜設(shè)于所述第一金屬圓盤的背面，用于對(duì)所述第一金屬圓盤進(jìn)行加熱，以生成攜帶所述地球弦寬信息的所述紅外輻射信號(hào)；所述第一隔熱層安裝于所述第一光闌套筒內(nèi)，用于對(duì)所述第一金屬圓盤進(jìn)行保溫；所述第一熱敏電阻安裝于所述第一金屬圓盤的中心，并與所述控制器連接，用于測(cè)量所述第一金屬圓盤的溫度，并反饋給所述控制器，以供所述控制器生成所述溫度控制信號(hào)；所述第一子后蓋板安裝于所述第一光闌套筒，用于封閉所述第一光闌套筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述熱地球組件還包括第二光闌套筒、第二金屬圓盤、第二電加熱膜、第二熱敏電阻、第二隔熱層和第二子后蓋板；所述第二光闌套筒，用于根據(jù)所述被測(cè)敏感器所在軌道的高度，提供所述地球弦寬信息；所述第二金屬圓盤安裝于所述第二光闌套筒內(nèi)；所述第二電加熱膜設(shè)于所述第二金屬圓盤的背面，用于對(duì)所述第二金屬圓盤進(jìn)行加熱，以生成攜帶所述地球弦寬信息的所述紅外輻射信號(hào)；所述第二隔熱層安裝于所述第二光闌套筒的內(nèi)壁，用于對(duì)所述第二金屬圓盤進(jìn)行保溫；所述第二熱敏電阻安裝于所述第二金屬圓盤的中心，并與所述控制器連接，用于測(cè)量所述第二金屬圓盤的溫度，并反饋給所述控制器，以供所述控制器生成所述溫度控制信號(hào)；所述第二子后蓋板安裝于所述第二光闌套筒上，用于封閉所述第二光闌套筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述第一金屬圓盤和所述第二金屬圓盤為經(jīng)過黑色陽(yáng)極氧化處理的鋁制金屬圓盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述紅外準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)為鍺準(zhǔn)直彎月透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述鍺準(zhǔn)直彎月透鏡的口徑為；34讓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述支架包括臺(tái)面板、兩個(gè)側(cè)立板和聯(lián)接板；所述臺(tái)面板設(shè)于所述側(cè)立板之上，兩個(gè)所述側(cè)立板連接，所述聯(lián)接板設(shè)于兩個(gè)所述側(cè)立板中間，并與所述側(cè)立板連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述底座包括底座板、限位塊、鎖緊機(jī)構(gòu)、調(diào)平地腳和刻度尺；所述底座板，用于安裝所述支架和所述平移機(jī)構(gòu)；所述刻度尺設(shè)于所述底座板的一側(cè)； 所述限位塊設(shè)置于所述底座板上，用于限定所述平移機(jī)構(gòu)以阻止所述模擬器本體和所述被測(cè)敏感器接觸；所述鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述底座板上，用于固定所述平移機(jī)構(gòu)；所述調(diào)平地腳設(shè)置于所述底座板的下方，用于調(diào)整所述底座板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的便攜式地球模擬器，其特征在于，所述平移機(jī)構(gòu)為一維精密滾珠絲桿。
全文摘要
本發(fā)明提供一種便攜式地球模擬器，包括模擬器本體、支架、底座、平移機(jī)構(gòu)和控制器；支架安裝于底座的一端，用于固定被測(cè)敏感器；模擬器本體設(shè)置于平移機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)面上；平移機(jī)構(gòu)安裝于底座的另一端；模擬器本體，用于生成并發(fā)射正弦調(diào)制輻射信號(hào)，以測(cè)試被測(cè)敏感器的性能；控制器與模擬器本體連接，用于向模擬器本體提供溫度控制信號(hào)和調(diào)制頻率控制信號(hào)，以使模擬器本體根據(jù)所提供的控制信號(hào)生成正弦調(diào)制輻射信號(hào)。本發(fā)明的便攜式地球模擬器，可以在模擬衛(wèi)星自旋運(yùn)動(dòng)的情況下提供紅外輻射信號(hào)，可用于對(duì)自旋掃描地球敏感器進(jìn)行地面試驗(yàn)和標(biāo)定，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧輕便，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B64G7/00GK102310953SQ201010216890
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者張國(guó)玉, 徐熙平, 蘇拾 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué)