本发明涉及一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测方法。
背景技术
太阳模拟器是目前最精确的外热流模拟设备，目前很多太阳模拟器试验，因试验时间短、辐照特性定量化要求低，或者因可能会对试验件产生遮挡、探测器温控难等因素未实施在线监测，只在常温常压下对太阳模拟器的辐照特性进行测试，真空低温下以及试验过程中均不监测，仅凭氙灯功率对试验光照情况进行判断；但对于大型太阳模拟器试验，试验周期长，辐照特性定量化要求高，若不在试验中进行实时监测，氙灯衰减造成的辐照度下降无法及时做出调整；所以为了确保在外热流模拟试验过程中提供稳定、准确的太阳光，需要对试验过程中太阳模拟器辐照度及辐照特性进行实时在线监测。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置及监测方法。
为解决上述问题，本发明提供一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置，包括：
温控的高精度硅光电池探测器，分布在太阳模拟器真空容器内，且处于太阳模拟器光斑内，其中，对角位置的硅光电池探测器用于在试验过程中实时比对整个光场的辐照度均匀性，同一水平的硅光电池探测器互为备份，每一个硅光电池探测器通过光阑感光；
设置于所述硅光电池探测器的加热片和温度传感器；
数据采集系统，所述数据采集系统与硅光电池探测器的测控线路连接。
进一步的，在上述空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置中，所述数据采集系统，对硅光电池探测器进行温控和实时辐照度数据采集。
进一步的，在上述空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置中，所述数据采集系统将硅光电池探测器的温度控制在50±1℃。
进一步的，在上述空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置中，所述数据采集系统通过所述测控线路采集所述硅光电池探测器输出的电信号值，根据所述电信号值计算得出相对辐照度反馈值和预先设定值调整太阳模拟器氙灯供电电源的输出电流，并实时显示太阳模拟器的辐照不均匀性和不稳定度。
进一步的，在上述空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置中，所述数据采集系统远程通过控制所述加热片对硅光电池探测器进行加热，所述温度传感器将硅光电池探测器的实际温度值反馈给所述数据采集系统，形成闭环控制，所述数据采集系统实时显示温度的目标值和温度实际值。
进一步的，在上述空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置中，还包括硅光电池探测器安装在支架上，支架穿过太阳模拟器的真空容器的热沉直接焊接在太阳模拟器真空容器上。
进一步的，在上述空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置中，所述支架涂有黑漆。
本发明提供的另一技术方案是一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测方法，包括：
将支架涂黑漆，在太阳模拟器体均匀辐照范围内，穿过热沉直接焊接在太阳模拟器真空容器上；
将硅光电池探测器固定在支架上；
将硅光电池探测器控温采集电缆插头通过真空容器罐壁接插件，与真空容器外的数据采集系统连接；
硅光电池探测器上设置加热片和温度传感器；
数据采集系统采集硅光电池探测器输出的电信号值，根据电信号值计算得出相对辐照度反馈值，依据相对辐照度反馈值和预先设定值调整太阳模拟器的氙灯供电电源的输出电流；
数据采集系统远程控制加热片对硅光电池探测器进行加热，温度传感器将硅光电池探测器的实际温度值反馈给数据采集系统，形成闭环控制，数据采集系统实时显示温度的目标值和温度实际值。
与现有技术相比，针对目前在大型太阳模拟器试验过程中无法对辐照度进行实时在线监测的问题，本发明提供了一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置及监测方法，实施简单、可靠。太阳模拟器是目前最精确的外热流模拟设备，大型太阳模拟器试验一般时间较长，辐照特性定量化要求较高，为了确保在太阳模拟器试验过程中提供稳定、准确的太阳光，需要对试验过程中太阳模拟器的辐照特性进行实时在线监测。本发明提供的空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置，主要包括硅光电池探测器、支架和数据采集系统，在大型太阳模拟器光路中充分利用边缘光圈，在不影响试验件所需光斑的前提下，在太阳模拟器真空容器内设置4个温控的高精度硅光电池探测器，分布在左上、右上、左下、右下，在试验过程中对角位置的硅光电池探测器用于实时比对整个光斑的辐照度均匀性，以便第一时间发现因某盏氙灯故障导致的均匀性瞬间失调；同一水平的硅光电池探测器互为备份，取全部硅光电池探测器平均值作为当前太阳模拟器的辐照度数据，通过时间轴的辐照度变化情况判断氙灯及光路的衰减，在衰减超过5％时可以适当提高氙灯功率来补偿辐照度的衰减量，从而保证长期试验的辐照度的准确性。本发明公开的一种空间环境下大型太阳模拟器辐照特性实时在线监测方法实施简单，测量过程方便。
附图说明
图1是本发明一实施例的空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置的现场测试布局图；
图2是本发明一实施例的硅光电池探测器在横截面结构图；
图3是本发明一实施例的硅光电池探测器在纵截面结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～3所示，本发明提供一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置，包括：
4个温控的高精度硅光电池探测器1～4，分别分布在太阳模拟器的真空容器9内左上、右上、左下、右下位置，且处于有效位置光斑边缘，其中，对角位置的硅光电池探测器用于在试验过程中实时比对整个光场的辐照度均匀性，同一水平的硅光电池探测器互为备份，每一个硅光电池探测器通过光阑15感光；
设置于所述硅光电池探测器的加热片14和温度传感器；
数据采集系统13，所述数据采集系统13与硅光电池探测器的测控线路11、12连接。
本发明的一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置一实施例中，所述数据采集系统13，对4路硅光电池探测器1～4进行温控和实时采集辐照度数据。
本发明的一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置一实施例中，所述数据采集系统13通过所述测控线路采集所述硅光电池探测器1～4输出的电信号值，根据所述电信号值计算得出的相对辐照度反馈值和预先设定值调整太阳模拟器的氙灯供电电源的输出电流，以控制太阳模拟器辐照度，使辐照度、均匀性满足试验的指标要求。
本发明的一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置一实施例中，所述数据采集系统13远程通过所述加热片对硅光电池探测器进行加热，所述温度传感器将硅光电池探测器的实际温度值反馈给所述数据采集系统，形成闭环控制，所述数据采集系统实时显示温度的目标值和温度实际值。
本发明的一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置一实施例中，还包括4个支架5～8，每个支架穿过太阳模拟器的真空容器的热沉10直接焊接在太阳模拟器的真空容器上，每个硅光电池探测器安装在对应位置的支架上。
本发明的一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置一实施例中，所述硅光电池探测器的支架5～8涂黑漆(tml≤1％,cvcm≤0.1％满足试验要求)。
本发明的一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测装置一实施例中，所述硅光电池探测器的输出值随温度的变化而变化，因此需要在辐照度测量过程中对硅光电池探测器进行封装控温，所述数据采集系统将硅光电池探测器的温度控制在50±1℃。
针对目前在大型太阳模拟器试验过程中无法对辐照度进行实时在线监测的问题，本发明提供了一种空间环境下大型太阳模拟器辐照特性在线监测装置及监测方法，实施简单、可靠。太阳模拟器是目前最精确的外热流模拟设备，大型太阳模拟器试验一般时间较长，辐照特性定量化要求较高，为了确保在太阳模拟器试验过程中提供稳定、准确的太阳光，需要对试验过程中太阳模拟器的辐照特性进行实时在线监测。本发明提供的空间环境下大型太阳模拟器辐照特性在线监测装置，包括硅光电池探测器、支架和数据采集系统，在大型太阳模拟器光路中充分利用边缘光圈，在不影响试验件所需光斑的前提下，在太阳模拟器真空容器内设置4个温控的高精度硅光电池探测器，分布在左上、右上、左下、右下，在试验过程中对角位置的硅光电池探测器用于实时比对整个光斑的辐照度均匀性，以便第一时间发现因某盏氙灯故障导致的均匀性瞬间失调；同一水平的硅光电池探测器互为备份，取全部硅光电池探测器平均值作为当前太阳模拟器的辐照度数据，通过时间轴的辐照度变化情况判断氙灯及光路的衰减，在衰减超过5％时可以适当提高氙灯功率来补偿辐照度的衰减量，从而保证长期试验的辐照度的准确性。本发明公开的一种空间环境下大型太阳模拟器辐照特性实时在线监测方法实施简单，测量过程方便。
本发明提供的一种空间环境下太阳模拟器辐照特性在线监测方法，如下：
将支架涂黑漆(tml≤1％,cvcm≤0.1％满足试验要求)，在太阳模拟器体均匀辐照范围内，穿过热沉直接焊接在太阳模拟器真空容器上；
将硅光电池探测器用螺钉固定在支架上；
将硅光电池探测器控温采集电缆插头通过真空容器罐壁接插件，与真空容器外的数据采集系统连接；
硅光电池探测器上设置加热片和温度传感器；
数据采集系统采集硅光电池探测器输出的电信号值，根据电信号值计算得出相对辐照度反馈值，依据相对辐照度反馈值和预先设定值调整太阳模拟器的氙灯供电电源的输出电流；
数据采集系统远程控制加热片对硅光电池探测器进行加热，温度传感器将硅光电池探测器的实际温度值反馈给数据采集系统，形成闭环控制，数据采集系统实时显示温度的目标值和温度实际值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可以在试验过程中对太阳模拟器辐照特性进行实时在线监测，对突发情况可以及时作出反应。
本发明以
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。