專利名稱：空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間光學(xué)遙感器真空熱試驗領(lǐng)域，涉及一種空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗中光學(xué)檢測用光學(xué)窗口。
背景技術(shù)：
空間光學(xué)遙感器搭載于航天器上，常常裸露于外太空，受到空間各種外熱流的作用，空間熱環(huán)境十分惡劣。為了揭示空間熱環(huán)境對光學(xué)遙感器熱光學(xué)性能參數(shù)如溫度調(diào)焦系數(shù)、真空熱光譜關(guān)系等的影響，考核空間光學(xué)遙感器對熱真空環(huán)境的適應(yīng)能力，即在熱真空環(huán)境下像面位置穩(wěn)定性、調(diào)焦能力以及成像質(zhì)量，整機發(fā)射前需要進行地面熱光學(xué)試驗?？臻g環(huán)境模擬器能夠提供較為真實的在軌熱真空環(huán)境，是光學(xué)遙感器進行地面熱光學(xué)試驗必不可少的試驗裝置。作為空間環(huán)境模擬器上的關(guān)鍵部件，光學(xué)窗口是光學(xué)檢測的必需通道，其光學(xué)玻璃的加工精度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求均比較高。在熱光學(xué)試驗中，一方面光學(xué)窗口直接面對模擬空間環(huán)境，受模擬器內(nèi)部熱流影響的同時，還與內(nèi)部參試設(shè)備、外部環(huán)境等進行熱交換。另一方面光學(xué)窗口承受著模擬器內(nèi)外壓力不同帶來的應(yīng)力。試驗表明，光學(xué)窗口在試驗過程中的不僅溫度分布是不均勻的，而且受到內(nèi)外壓差的作用，其溫度分布的變化和壓力作用均會給光學(xué)窗口帶來不可忽視的熱光學(xué)誤差，最終會影響光學(xué)遙感器光學(xué)傳遞函數(shù)的檢測。綜上所述，為了保證熱光學(xué)試驗?zāi)軌蜻_到需要的檢測精度，就必須降低空間環(huán)境模擬器上光學(xué)窗口對光學(xué)檢測的影響。因此迫切需要一種既能夠滿足真空試驗空間隔離的目的、同時又具有足夠好的溫度穩(wěn)定性以滿足光學(xué)傳遞函數(shù)檢測的光學(xué)窗口。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口。旨在解決熱光學(xué)試驗中光學(xué)窗口對光學(xué)檢測的影響，從而為空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗的可靠性和準確性提供技術(shù)保證?？臻g光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，包括基礎(chǔ)法蘭、殼體、內(nèi)壓板、外壓板、 內(nèi)窗口玻璃、外窗口玻璃、溫度測控系統(tǒng)、電加熱膜、溫度傳感器、抽氣座、壓力表；所述殼體與基礎(chǔ)法蘭連接；所述外壓板的內(nèi)側(cè)端面與殼體的外側(cè)端面連接；所述外窗口玻璃分別與外壓板的內(nèi)側(cè)端面和殼體的圓周端面連接；所述內(nèi)窗口玻璃分別與內(nèi)壓板的內(nèi)側(cè)端面和殼體的圓周端面連接；所述內(nèi)壓板的內(nèi)側(cè)端面與殼體的內(nèi)側(cè)端面連接；所述電加熱膜和溫度傳感器粘貼在殼體和內(nèi)窗口玻璃、外窗口玻璃上連接到溫度測控系統(tǒng)上；所述溫度測控系統(tǒng)安裝于基礎(chǔ)法蘭上；所述抽氣座安裝在殼體上，位于內(nèi)窗口玻璃和外窗口玻璃之間；所述壓力表連接到抽氣座上。在試驗過程中，本發(fā)明能夠按照不同試驗溫度設(shè)定光學(xué)窗口的溫度，使光學(xué)窗口保持在理想的溫度范圍內(nèi)，有效降低溫度波動對檢測的影響；能夠按照需求隨時改變窗口玻璃內(nèi)外的壓差，最大限度地降低由于氣壓不同造成的窗口玻璃變形；加熱裝置采用電加熱膜，框架材料導(dǎo)熱率高，溫度均勻性好；采用自動溫度控制系統(tǒng)，使用前設(shè)置好目標(biāo)溫度后，控制過程不用人參與，實現(xiàn)了自動調(diào)溫的功能。


圖1是本發(fā)明空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口的主視圖。圖2是本發(fā)明空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口安裝外罩的側(cè)視剖面圖。圖3是本發(fā)明空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口的主視剖面圖。如圖所示1、內(nèi)保護罩，2、外保護罩，3、基礎(chǔ)法蘭，4、第一密封墊，5、多層隔熱墊， 6、起吊環(huán)，7、殼體，8、內(nèi)壓板，9、外壓板，10、內(nèi)窗口玻璃，11、外窗口玻璃，12、第二密封墊， 13、溫度測控系統(tǒng)，14、電加熱膜，15、溫度傳感器，16、抽氣座，17、第三密封墊，18、真空泵， 19、壓力表，20、壓蓋，21、第四密封墊，22、電連接器。
具體實施例方式空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口如圖1、圖2和圖3所示，該裝置包括基礎(chǔ)法蘭3、殼體7、內(nèi)壓板8、外壓板9、內(nèi)窗口玻璃10、外窗口玻璃11、溫度測控系統(tǒng)13、電加熱膜14、溫度傳感器15、抽氣座16、壓力表19。內(nèi)保護罩1和外保護罩2分別安裝于殼體7的兩端；基礎(chǔ)法蘭3通過第一密封墊 4與外部裝置連接；外壓板9的內(nèi)側(cè)端面與殼體7的外側(cè)端面采用螺釘連接；外窗口玻璃11 通過第二密封墊12與外壓板9的內(nèi)側(cè)端面和殼體7的圓周端面連接；內(nèi)窗口玻璃10通過第二密封墊12與內(nèi)壓板8的內(nèi)側(cè)端面和殼體7的圓周端面連接；內(nèi)壓板8的內(nèi)側(cè)端面與殼體7的內(nèi)側(cè)端面采用螺釘連接；殼體7與基礎(chǔ)法蘭3之間通過多層隔熱墊5連接；起吊環(huán)6 分別安裝在基礎(chǔ)法蘭3和殼體7上。殼體7沿圓周方向均分為4個部分，每部分上設(shè)置1個加熱區(qū)，每個加熱區(qū)通過膠接方式粘貼1個鉬電阻溫度傳感器15，用于加熱區(qū)控溫。電加熱膜14和溫度傳感器15 粘貼在殼體7和內(nèi)窗口玻璃10、外窗口玻璃11上，內(nèi)窗口玻璃10與外窗口玻璃11相對的 2個通光表面上均按照徑向和周向的方式設(shè)置測溫點，窗口玻璃上采用熱敏電阻(型號為 MF501)作為溫度傳感器15，位于內(nèi)外窗口玻璃相對的2個通光表面上，每個通光表面上設(shè)置7個測溫點，用于測量窗口玻璃的周向溫差和徑向溫差，排列方式如圖1所示。其中，溫度傳感器Tl、T3、T5、T7、T9、Til、T13位于外窗口玻璃11的內(nèi)側(cè)通光表面，其平均溫度代表外窗口玻璃11的溫度水平，溫度傳感器T2、T4、T6、T8、T10、T12、T14位于內(nèi)窗口玻璃10 的內(nèi)側(cè)通光表面，其平均溫度代表內(nèi)窗口玻璃10的溫度水平；11333537用于測量外窗口玻璃11的徑向溫差，Τ2、Τ4、Τ6、Τ8用于測量內(nèi)窗口玻璃10的徑向溫差；Τ7、Τ9、Τ11、Τ13 用于測量外窗口玻璃11的周向溫差，Τ8、Τ10、Τ12、Τ14用于測量內(nèi)窗口玻璃10的周向溫差。電加熱膜14和溫度傳感器15均通過電連接器22連接到溫度測控系統(tǒng)13上；溫度測控系統(tǒng)13安裝于基礎(chǔ)法蘭3上。抽氣座16通過第三密封墊17安裝在殼體7上，位于內(nèi)窗口玻璃10和外窗口玻璃 11之間；壓力表19連接到抽氣座16上，壓蓋20與抽氣座16之間采用第四密封墊21進行連接；真空泵18與光學(xué)窗口未連接，使用時首先打開壓蓋20，去掉第四密封墊21后通過抽氣座16，將內(nèi)外窗口玻璃之間的密閉空間充滿干燥清潔的氮氣，然后將真空泵18連接至抽氣座16上，通過壓力表19的指示將光學(xué)窗口內(nèi)的氣壓維持在理想范圍，最后將第四密封墊 21恢復(fù)，壓緊壓蓋20，真空泵18用于抽真空，但是真空泵作為光學(xué)窗口的常備組件，不直接安裝在光學(xué)窗口上。 試驗過程中，通過溫度測控系統(tǒng)13設(shè)置光學(xué)窗口的理想溫度水平和溫度梯度目標(biāo)值，采取自動閉環(huán)控制，整個試驗過程無需試驗人員介入。
權(quán)利要求
1.空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，該裝置包括基礎(chǔ)法蘭(3)、 殼體(7)、內(nèi)壓板(8)、外壓板(9)、內(nèi)窗口玻璃(10)、外窗口玻璃(11)、溫度測控系統(tǒng)(13)、 電加熱膜(14)、溫度傳感器(15)、抽氣座(16)、壓力表(19)；所述殼體(7)與基礎(chǔ)法蘭(3) 連接；所述外壓板(9)的內(nèi)側(cè)端面與殼體(7)的外側(cè)端面連接；所述外窗口玻璃(11)分別與外壓板(9)的內(nèi)側(cè)端面和殼體(7)的圓周端面連接；所述內(nèi)窗口玻璃(10)分別與內(nèi)壓板 (8)的內(nèi)側(cè)端面和殼體(7)的圓周端面連接；所述內(nèi)壓板(8)的內(nèi)側(cè)端面與殼體(7)的內(nèi)側(cè)端面連接；所述電加熱膜(14)和溫度傳感器(15)粘貼在殼體(7)和內(nèi)窗口玻璃(10)、 外窗口玻璃(11)上連接到溫度測控系統(tǒng)(13)上；所述溫度測控系統(tǒng)(13)安裝于基礎(chǔ)法蘭 ⑶上；所述抽氣座(16)安裝在殼體(7)上，位于內(nèi)窗口玻璃(10)和外窗口玻璃(11)之間；所述壓力表(19)連接到抽氣座(16)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述殼體(7)的兩端分別安裝內(nèi)保護罩(1)和外保護罩O)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述基礎(chǔ)法蘭( 通過第一密封墊(4)與外部裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述外窗口玻璃(11)通過第二密封墊(1 與外壓板(9)的內(nèi)側(cè)端面和殼體(7)的圓周端面連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述內(nèi)窗口玻璃(10)通過第二密封墊(12)與內(nèi)壓板(8)的內(nèi)側(cè)端面和殼體(7)的圓周端面連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述殼體(7)與基礎(chǔ)法蘭(3)之間通過多層隔熱墊(5)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述基礎(chǔ)法蘭(3)和殼體(7)上分別安裝起吊環(huán)(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述電加熱膜(14)和溫度傳感器(15)粘貼在殼體(7)和內(nèi)窗口玻璃(10)、外窗口玻璃(11) 上，均通過電連接器0 連接到溫度測控系統(tǒng)(1 上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述抽氣座(16)上連接真空泵(18)，通過第三密封墊(17)安裝在殼體(7)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口，其特征在于，所述光學(xué)窗口還包括壓蓋(20)，抽氣座(16)與壓蓋00)之間采用第四密封墊連接。
全文摘要
空間光學(xué)遙感器熱光學(xué)試驗用光學(xué)窗口屬于空間光學(xué)遙感器真空熱試驗領(lǐng)域，包括基礎(chǔ)法蘭、殼體、內(nèi)壓板、外壓板、內(nèi)窗口玻璃、外窗口玻璃、溫度測控系統(tǒng)、電加熱膜、溫度傳感器、抽氣座、壓力表。本發(fā)明能夠按照不同試驗溫度設(shè)定光學(xué)窗口的溫度，使光學(xué)窗口保持在理想的溫度范圍內(nèi)，有效降低溫度波動對檢測的影響；能夠按照需求隨時改變窗口玻璃內(nèi)外的壓差，最大限度地降低由于氣壓不同造成的窗口玻璃變形；加熱裝置采用電加熱膜，框架材料導(dǎo)熱率高，溫度均勻性好；采用自動溫度控制系統(tǒng)，使用前設(shè)置好目標(biāo)溫度后，控制過程不用人參與，實現(xiàn)了自動調(diào)溫的功能。
文檔編號G01S7/497GK102262225SQ20111015791
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者吳清文, 郭亮 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所