一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置；包括熱罩結構、薄膜電加熱器、測溫元件、多層隔熱組件和控溫儀器電路；熱罩結構隔熱安裝于被控對象周圍。在熱罩結構上粘貼薄膜電加熱器及測溫元件，通過控溫儀器判讀測溫元件反饋的溫度讀數(shù)，利用控制回路實現(xiàn)對熱罩結構的主動控溫。同時在熱罩結構上包覆多層隔熱組件，降低環(huán)境溫度波動對熱罩結構的溫度影響。保證熱罩結構的溫度在控溫閾值內(nèi)波動。通過熱罩結構的表面與被控結構的輻射換熱，達到對被控對象的溫度控制。本發(fā)明通過對熱罩結構的主動控溫，利用熱罩結構與被控對象的輻射換熱，達到對被控對象控溫的目的。
【專利說明】一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航天光學遙感器熱控【技術領域】，涉及一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置。
【背景技術】
[0002]我國空間光學遙感衛(wèi)星圖像已經(jīng)在諸多領域得到了廣泛的應用，發(fā)揮了不可估量的作用。隨著應用的進一步深入，用戶對圖像質(zhì)量的要求越來越高。為達到更高的圖像質(zhì)量，高分辨率光學遙感器需要滿足更高的幾何精度，因此對遙感器精密控溫的程度提出了更高的要求。不僅對遙感器溫度水平的要求更嚴苛，更加大了對遙感器的溫度穩(wěn)定性要求。因此要求對遙感器關鍵結構及光學鏡頭進行精密控溫，實現(xiàn)遙感器幾何結構的穩(wěn)定，從而保證光學遙感器的成像質(zhì)量。
[0003]按照熱控制的原理來劃分，熱控制技術可分為被動熱控制技術及主動熱控制技術兩大類。被動熱控制技術是一種開環(huán)控制。通過被控對象與其環(huán)境及周圍結構的熱傳遞，使被控對象處于期望的溫度范圍內(nèi)。優(yōu)點在于技術簡單，運行可靠，但對被控對象的溫度不可控。主動熱控制技術是一種閉環(huán)控制。常見的主動熱控制是通過施加主動控溫功率，通過熱敏感器來反饋被控對象的溫度，利用控溫設備來調(diào)節(jié)主動控溫功率的大小及時間來控制被控對象的溫度。這種主動熱控方式實現(xiàn)了對被控對象的控制。其控溫精度依賴于溫度反饋系統(tǒng)的精度及控溫設備的精度，同時取決于主動控溫系統(tǒng)的資源設置。
[0004]對于大多數(shù)遙感器的熱設計而言，采用被動熱控與主動熱控兩種方式共用的方式。尤其是利用主動控溫方法實現(xiàn)對被控對象控溫的目的。而遙感器作為一個結構復雜的大型系統(tǒng)，其各個部件間的熱耦合作用十分復雜，通過導熱、輻射等換熱方式，單一結構件與其周圍的結構進行熱交換，因此其溫度變化受周邊環(huán)境的整體溫度影響較大，而并不完全依賴于其自身的熱控措施。另外，對于直接加載在被控對象上的主控控溫回路來說，受到現(xiàn)有航天應用的測溫設備的測溫響應時間、測溫精度，控溫設備的控溫精度的限制，這類控溫方式只能將被控對象的溫度控制在±0.3°C至±2°C范圍內(nèi)。
[0005]隨著遙感器向著大口徑、高能耗、高熱流密度、高控溫精度的趨勢發(fā)展，高分遙感器對主要光機結構提出了優(yōu)于±0.rc的控溫精度要求，傳統(tǒng)的控溫方法難以滿足該精密控溫需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的技術問題是:克服現(xiàn)有技術的不足，提出一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置，解決了高分辨率空間光學遙感相機對鏡頭組件及光機結構溫度穩(wěn)定性優(yōu)于±0.1°C的精密控溫要求。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置，包括熱罩結構、薄膜電加熱器、測溫元件和控溫儀器；熱罩結構與被控對象隔熱安裝；所述的熱罩結構為進行發(fā)黑處理后的高發(fā)射率結構件；熱罩結構的表面上粘貼薄膜電加熱器及測溫元件；通過控溫儀器判讀測溫元件的溫度數(shù)據(jù)，控制薄膜電加熱器對熱罩結構進行加熱，使熱罩結構上的溫度控制在閾值范圍內(nèi)；通過熱罩結構與被控對象的輻射換熱，實現(xiàn)對被控對象的控溫。
[0008]所述的熱罩結構表面還包覆有多層隔熱組件。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:本發(fā)明間接熱控裝置克服了現(xiàn)有熱控技術的薄弱環(huán)節(jié)，充分利用了主動熱控技術及被動熱控技術的優(yōu)點。通過對熱罩結構的隔熱與主動控溫，將熱罩結構的溫度控制到常規(guī)遙感器光機結構的精密程度。利用熱罩結構與被控對象間的輻射換熱，在保證被控對象的溫度水平的同時，減小被控對象的溫度波動，提高其溫度穩(wěn)定性。從而保證高分辨率光學遙感器鏡頭組件及光機結構溫度滿足穩(wěn)定性優(yōu)于±0.1°C的精密控溫要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為在鏡筒組件上應用本發(fā)明熱控裝置的示意圖；
[0011]圖2為在次鏡及其支撐輔板上應用本發(fā)明熱控裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明在高溫度穩(wěn)定性要求的被控對象周圍設計薄壁型發(fā)黑熱罩結構，對熱罩結構進行常規(guī)隔熱及控溫回路設計，使熱罩結構的溫度在一定閾值范圍內(nèi)波動。通過熱罩結構與被控對象的輻射換熱，有效減小被控對象的溫度波動，提升高分辨率光學遙感器鏡頭及光機主體的精密控溫效果，使之達到優(yōu)于±0.1°C的溫度穩(wěn)定性。
[0013]圖1為高分辨率光學遙感器中常用的鏡筒組件應用間接熱控裝置的示意圖。包括熱罩結構、被控對象4、薄膜電加熱器5、測溫元件7、多層隔熱組件6。本實施例中，所述的被控對象4為鏡筒結構，在鏡筒組件應用間接熱控裝置中，熱罩結構包括鏡筒上熱罩1、鏡筒內(nèi)熱罩2、鏡筒外熱罩3。在鏡筒上熱罩1、鏡筒內(nèi)熱罩2、鏡筒外熱罩3的外表面分別粘貼薄膜電加熱器5及測溫元件7，鏡筒上熱罩1、鏡筒內(nèi)熱罩2、鏡筒外熱罩3的外表面均包覆多層隔熱組件6。通過薄膜電加熱器5串聯(lián)組成的加熱回路及測溫元件7共同構成主動控溫回路，利用控溫儀器進行控溫。主動控溫加熱功率根據(jù)鏡筒所處空間環(huán)境狀態(tài)迭代計算設計。通過多層隔熱組件6減小空間環(huán)境及其他結構對被控對象4、鏡筒上熱罩1、鏡筒內(nèi)熱罩2、鏡筒外熱罩3的溫度影響，利用主動控溫回路對鏡筒上熱罩1、鏡筒內(nèi)熱罩2、鏡筒外熱罩3控溫。通過鏡筒上熱罩1、鏡筒內(nèi)熱罩2、鏡筒外熱罩3與被控對象4的輻射換熱，使被控對象4的溫度波動小于±0.1°C，滿足被控對象4的精密控溫要求。
[0014]圖2為高分辨率光學遙感器中常用的次鏡及其支撐輻板應用間接熱控裝置的示意圖。包括熱罩結構、被控對象4、薄膜電加熱器5、測溫元件7、多層隔熱組件6。所述的被控對象4為次鏡及其支撐輻板結構；在次鏡及其支撐輻板組件應用間接熱控裝置中，熱罩結構包括次鏡支撐輻板內(nèi)熱罩8、次鏡支撐輻板外熱罩9、次鏡熱罩10，次鏡支撐輻板內(nèi)熱罩8、次鏡支撐輻板外熱罩9分別包覆在次鏡支撐輻板的表面；在次鏡支撐輻板內(nèi)熱罩8、次鏡支撐福板外熱罩9、次鏡熱罩10的外表面分別粘貼薄膜電加熱器5及測溫兀件7,在內(nèi)表面包覆多層隔熱組件6。通過薄膜電加熱器5串聯(lián)組成的加熱回路及測溫元件7共同構成主動控溫回路，利用控溫儀器進行控溫。主動控溫加熱功率根據(jù)被控對象4所處空間環(huán)境狀態(tài)迭代計算設計。通過多層隔熱組件6減小空間環(huán)境及其他結構對被控對象4、次鏡支撐輻板內(nèi)熱罩8、次鏡支撐輻板外熱罩9、次鏡熱罩10的溫度影響，利用主動控溫回路對次鏡支撐輻板內(nèi)熱罩8、次鏡支撐輻板外熱罩9、次鏡熱罩10控溫。通過次鏡支撐輻板內(nèi)熱罩
8、次鏡支撐輻板外熱罩9、次鏡熱罩10與被控對象4的輻射換熱，使被控對象4的溫度波動小于±0.1°C，滿足被控對象4的精密控溫要求。
[0015]本發(fā)明未詳細說明部分屬本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置，其特征在于:包括熱罩結構、薄膜電加熱器(5)、測溫元件(7)和控溫儀器；熱罩結構與被控對象(4)隔熱安裝；所述的熱罩結構為進行發(fā)黑處理后的高發(fā)射率結構件；熱罩結構的表面上粘貼薄膜電加熱器(5)及測溫元件(7);通過控溫儀器判讀測溫元件(7)的溫度數(shù)據(jù)，控制薄膜電加熱器(5)對熱罩結構進行加熱，使熱罩結構上的溫度控制在閾值范圍內(nèi)；通過熱罩結構與被控對象(4)的輻射換熱，實現(xiàn)對被控對象(4)的控溫。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于高分辨率光學遙感器精密控溫的間接熱控裝置，其特征在于:所述的熱罩結構表面還包覆有多層隔熱組件(6)。
【文檔編號】B64G1/50GK103863581SQ201410119879
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權日:2014年3月27日
【發(fā)明者】宋欣陽, 高娟, 趙振明, 魯盼, 李春林, 羅世魁, 曹東晶 申請人:北京空間機電研究所