一种360度向心扫描式太阳模拟器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及光学测量设备技术领域，尤其是涉及一种360度向心扫描式太阳模拟器。其特点是包括基座，所述的基座上方设置有水平臂，光源与基座上方的水平臂固定相连，光源的左侧对应设置有积分器，积分器左侧对应设置有准直镜组，准直镜组左侧对应设置有第一反射镜，所述的水平臂端部下方设置有固定套筒，回转臂安装在固定套筒上，径向圆光栅设置在固定套筒下端部，径向圆光栅一侧对应设置有光栅读数头，径向圆光栅下方对应设置有第二反射镜，回转臂的端部还设置有第三反射镜，所述的基座上设置有样品载物台，样品载物台上设置为被测样品。其能够满足不同太阳辐照角度下目标光学特性的高效率、高准确度标定，扫描速度达到120°/s，角度测量精度5″。
【专利说明】
一种360度向心扫描式太阳模拟器
技术领域
[0001]本实用新型涉及光学测量设备技术领域，尤其是涉及一种360度向心扫描式太阳模拟器。【背景技术】
[0002]太阳模拟器是一种能够提供与太阳辐射光谱相匹配的模拟光源。常用于飞行器姿态标定、遥感技术及空间环境材料反射特性测量等领域。根据应用领域不同，对太阳模拟器的关键参数如:光谱分布、光源稳定性、光源辐照均匀性、辐照强度等要求有所不同。随着航天技术领域的不断发展，航天飞行器中许多光电器件、功能材料都需要进行地面特性测试， 且在材料特性测试时，需要对不同辐照角度、探测距离进行组合测试，以获取全部空间环境特性数据，为航天器姿态估计提供详细的地面测试数据。目前，大多数太阳模拟器都采用固定光轴式结构，即只提供沿固定光轴方向上的模拟太阳光谱及照度等特性。为了获取目标在不同太阳夹角下的光学特性，需要附加旋转装置以进行目标光学特性试验，测量过程繁琐，效率低下。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种360度向心扫描式太阳模拟器，有效解决了现有技术存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为:所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特点是包括基座，所述的基座上方设置有水平臂，光源与基座上方的水平臂固定相连，光源的左侧对应设置有积分器，积分器左侧对应设置有准直镜组，准直镜组左侧对应设置有第一反射镜，所述的水平臂端部下方设置有固定套筒，回转臂安装在固定套筒上， 径向圆光栅设置在固定套筒下端部，径向圆光栅一侧对应设置有光栅读数头，径向圆光栅下方的回转臂上对应设置有第二反射镜，回转臂的端部对应第二反射镜还设置有第三反射镜，所述的固定套筒下方的基座上对应设置有样品载物台，样品载物台上设置为被测样品。
[0005]所述的光源通过光源安装螺纹安装在光源安装座中间，光源安装座通过第三螺钉固定安装在水平臂上，光源外部对应设置有聚光镜，聚光镜外侧通过第二螺钉与水平臂固定相连，积分器通过第一隔环、第二隔环和第三隔环安装在水平臂内，准直镜组通过压圈和顶丝安装在水平臂内，第一反射镜安装在第一反射镜安装座上，第一反射镜安装座通过第一螺钉安装在水平臂上。
[0006]所述的光源发出的光经聚光镜汇聚沿水平臂向左传播，光源经过积分器使光束进行均化，光束通过积分器后向左发散传播且焦点与准直镜组的焦点重合，经过准直镜组后变成平行光，继续向左传播，光束经过第一反射镜后，光束变成竖直向下传播；向下传播的光束通过径向圆光栅经第二反射镜反射至第三反射镜，光束经第三反射镜水平反射至样品载物台上的被测样品上，所述的第二反射镜和第三反射镜通过螺钉与回转臂固定相连。
[0007]所述的光源为氙灯，所述的聚光镜采用旋转抛物面或二次旋转曲面式结构，聚光镜中间对应光源设置有通孔，通过调整光源安装座的轴向距离使光源发出的光通过聚光镜汇聚传播。
[0008]所述的积分器由两个对称分布的微镜阵列组成，微镜阵列通过光胶树脂与基板连接，微镜阵列设置成矩形或圆形或蜂窝式结构，积分器通过第一隔环、第二隔环和第三隔环实现轴向定位，积分器间距通过修研第一隔环、第二隔环和第三隔环来调节。
[0009]所述的准直镜组采用双胶合透镜，准直镜组右端通过第一隔环定位，准直镜组左端通过压圈定位;压圈通过四个径向布置的顶丝进行固定。
[0010]所述的第一反射镜为45°反射镜，第一反射镜通过光学胶与第一反射镜安装座粘接。
[0011]所述的回转臂为L型结构，回转臂通过角接触轴承与水平臂端部下方的固定套筒活动连接，分体式力矩电机的转子通过螺钉与回转臂固定相连，分体式力矩电机的定子通过螺纹压紧的方式与固定套筒相连，分体式力矩电机为回转臂提供回转力矩。
[0012]所述的径向圆光栅通过螺钉固定安装在固定套筒下端部，光栅读数头对应径向圆光栅通过调整装置安装在固定套筒上，光栅读数头与径向圆光栅构成精密测角机构。
[0013]所述的固定套筒与样品载物台同轴心设置，径向圆光栅与固定套筒同轴心设置； 所述的聚光镜、积分器和第一反射镜通过连接法兰与水平臂固定相连。
[0014]本实用新型的有益效果是:所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其扫描速度达到120°/s，角度测量精度5〃，能够实现静止样品水平360°扫描，提高了目标特性测量实验的效率，简化了目标特性测量装置的复杂程度，能够满足不同太阳辐照角度下目标光学特性的高效率、高准确度标定，为空间载荷光学特性标定提供了快速、高准确度的解决途径。【附图说明】
[0〇15]图1为本实用新型的结构原理不意图；
[0016]图2为本实用新型的光束传播原理示意图；[〇〇17]图3为本实用新型的水平臂内部结构原理示意图。
[0018]图中所示:1、光源；1-1、光源安装座；1-2、光源安装螺纹；2、积分器;3、准直镜组； 4、第一反射镜；5、角接触轴承;6、分体式力矩电机;7、光栅读数头;8、径向圆光栅;9、回转臂；10、第二反射镜；11、被测样品；12、样品载物台；13、第三反射镜；14、基座；15、水平臂； 15-1、第一螺钉;15-2、第一反射镜安装座；15-3、顶丝；15-4、压圈；15-5、第一隔环；15-6、第二隔环；15-7、第三隔环；15-8、第二螺钉;15-9、第三螺钉;16、固定套筒；17、聚光镜。【具体实施方式】
[0019]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0020]如图1至3所示，所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特点是包括基座14， 所述的基座14上方设置有水平臂15,光源1与基座14上方的水平臂15固定相连，光源1的左侧对应设置有积分器2,积分器2左侧对应设置有准直镜组3,准直镜组3左侧对应设置有第一反射镜4,所述的水平臂15端部下方设置有固定套筒16,回转臂9安装在固定套筒16上，径向圆光栅8设置在固定套筒16下端部，径向圆光栅8—侧对应设置有光栅读数头7，径向圆光栅下方8的回转臂9上对应设置有第二反射镜10,回转臂9的端部对应第二反射镜10还设置有第三反射镜13,所述的固定套筒16下方的基座14上对应设置有样品载物台12,样品载物台12上设置为被测样品11。
[0021]进一步，所述的光源1通过光源安装螺纹1-2安装在光源安装座1-1中间，光源安装座1-1通过第三螺钉15-9固定安装在水平臂15上，光源1外部对应设置有聚光镜17,聚光镜 17外侧通过第二螺钉15-8与水平臂15固定相连，积分器2通过第一隔环15-5、第二隔环15-6 和第三隔环15-7安装在水平臂15内，准直镜组3通过压圈15-4和顶丝15-3安装在水平臂15 内，第一反射镜4安装在第一反射镜安装座15-2上，第一反射镜安装座15-2通过第一螺钉 15-1安装在水平臂15上。
[0022] 进一步，所述的光源1发出的光经聚光镜17汇聚沿水平臂向左传播，光源1经过积分器2使光束进行均化，光束通过积分器2后向左发散传播且焦点与准直镜组3的焦点重合， 经过准直镜组3后变成平行光，继续向左传播，光束经过第一反射镜4后，光束变成竖直向下传播；向下传播的光束通过径向圆光栅8经第二反射镜10反射至第三反射镜13,光束经第三反射镜13水平反射至样品载物台12上的被测样品11上，所述的第二反射镜10和第三反射镜 13通过螺钉与回转臂9固定相连。为保证模拟器光源水平出射且结构不对光束造成光束阻挡，第二反射镜10将光束改变较大角度照射到第三反射镜13上，调整第三反射镜13角度使光束水平出射。当第二反射镜10和第三反射镜13法线夹角为45度时，总能保证光束水平出射。[〇〇23]进一步，所述的光源1为氙灯，所述的聚光镜17采用旋转抛物面或二次旋转曲面式结构，聚光镜17中间对应光源1设置有通孔，通过调整光源安装座1-1的轴向距离使光源1发出的光通过聚光镜17汇聚传播。
[0024]进一步，所述的积分器2由两个对称分布的微镜阵列组成，微镜阵列通过光胶树脂与基板连接，微镜阵列设置成矩形或圆形或蜂窝式结构，积分器2通过第一隔环15-5、第二隔环15-6和第三隔环15-7实现轴向定位，积分器2间距通过修研第一隔环15-5、第二隔环 15-6和第三隔环15-7来调节。
[0025] 进一步，所述的准直镜组3采用双胶合透镜，准直镜组3右端通过第一隔环15-5定位，准直镜组3左端通过压圈6定位;压圈6通过四个径向布置的顶丝5进行固定。[〇〇26]进一步，所述的第一反射镜4为45°反射镜，第一反射镜4通过光学胶与第一反射镜安装座15-2粘接。
[0027]进一步，所述的回转臂9为L型结构，回转臂9通过角接触轴承5与水平臂15端部下方的固定套筒16活动连接，分体式力矩电机6的转子通过螺钉与回转臂9固定相连，分体式力矩电机6的定子通过螺纹压紧的方式与固定套筒16相连，分体式力矩电机6为回转臂9提供回转力矩。
[0028]进一步，所述的径向圆光栅8通过螺钉固定安装在固定套筒16下端部，光栅读数头 8对应径向圆光栅8通过调整装置安装在固定套筒16上，光栅读数头7与径向圆光栅8构成精密测角机构。[〇〇29]进一步，所述的固定套筒16与样品载物台12同轴心设置，径向圆光栅8与固定套筒 16同轴心设置;所述的聚光镜17、积分器2和第一反射镜4通过连接法兰与水平臂15固定相连。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征是包括基座，所述的基座上方设置有水平 臂，光源与基座上方的水平臂固定相连，光源的左侧对应设置有积分器，积分器左侧对应设 置有准直镜组，准直镜组左侧对应设置有第一反射镜，所述的水平臂端部下方设置有固定 套筒，回转臂安装在固定套筒上，径向圆光栅设置在固定套筒下端部，径向圆光栅一侧对应 设置有光栅读数头，径向圆光栅下方的回转臂上对应设置有第二反射镜，回转臂的端部对 应第二反射镜还设置有第三反射镜，所述的固定套筒下方的基座上对应设置有样品载物 台，样品载物台上设置为被测样品。2.如权利要求1所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的光源通 过光源安装螺纹安装在光源安装座中间，光源安装座通过第三螺钉固定安装在水平臂上， 光源外部对应设置有聚光镜，聚光镜外侧通过第二螺钉与水平臂固定相连，积分器通过第 一隔环、第二隔环和第三隔环安装在水平臂内，准直镜组通过压圈和顶丝安装在水平臂内， 第一反射镜安装在第一反射镜安装座上，第一反射镜安装座通过第一螺钉安装在水平臂 上。3.如权利要求1所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的光源发 出的光经聚光镜汇聚沿水平臂向左传播，光源经过积分器使光束进行均化，光束通过积分 器后向左发散传播且焦点与准直镜组的焦点重合，经过准直镜组后变成平行光，继续向左 传播，光束经过第一反射镜后，光束变成竖直向下传播;向下传播的光束通过径向圆光栅经 第二反射镜反射至第三反射镜，光束经第三反射镜水平反射至样品载物台上的被测样品 上，所述的第二反射镜和第三反射镜通过螺钉与回转臂固定相连。4.如权利要求2所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的光源为 氙灯，所述的聚光镜采用旋转抛物面或二次旋转曲面式结构，聚光镜中间对应光源设置有 通孔，通过调整光源安装座的轴向距离使光源发出的光通过聚光镜汇聚传播。5.如权利要求2所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的积分器 由两个对称分布的微镜阵列组成，微镜阵列通过光胶树脂与基板连接，微镜阵列设置成矩 形或圆形或蜂窝式结构，积分器通过第一隔环、第二隔环和第三隔环实现轴向定位，积分器 间距通过修研第一隔环、第二隔环和第三隔环来调节。6.如权利要求2所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的准直镜 组采用双胶合透镜，准直镜组右端通过第一隔环定位，准直镜组左端通过压圈定位;压圈通 过四个径向布置的顶丝进行固定。7.如权利要求2所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的第一反 射镜为45°反射镜，第一反射镜通过光学胶与第一反射镜安装座粘接。8.如权利要求1所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的回转臂 为L型结构，回转臂通过角接触轴承与水平臂端部下方的固定套筒活动连接，分体式力矩电 机的转子通过螺钉与回转臂固定相连，分体式力矩电机的定子通过螺纹压紧的方式与固定 套筒相连，分体式力矩电机为回转臂提供回转力矩。9.如权利要求1所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的径向圆 光栅通过螺钉固定安装在固定套筒下端部，光栅读数头对应径向圆光栅通过调整装置安装 在固定套筒上，光栅读数头与径向圆光栅构成精密测角机构。10.如权利要求2所述的一种360度向心扫描式太阳模拟器，其特征在于:所述的固定套筒与样品载物台同轴心设置，径向圆光栅与固定套筒同轴心设置;所述的聚光镜、积分器和 第一反射镜通过连接法兰与水平臂固定相连。
【文档编号】G01M11/02GK205690187SQ201620465746
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月20日 公开号201620465746.4, CN 201620465746, CN 205690187 U, CN 205690187U, CN-U-205690187, CN201620465746, CN201620465746.4, CN205690187 U, CN205690187U
【发明人】杨墨, 吕玉梅
【申请人】北华航天工业学院