空间环境下太阳模拟器辐照均匀性检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高强度辐照均匀性检测装置技术领域，尤其是涉及一种在空间环境下太阳模拟器辐照均匀性检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]在航天器真空热试验中，主要采用加热片、灯阵、加热笼以及太阳模拟器等模拟空间外热流，其中太阳模拟器以其均匀性、准直性和光谱分布广泛应用于航天器的空间热平衡试验中，是最接近太阳辐照的模拟手段。为了保证试验的准确性，需要在真空低温下检测太阳模拟器的辐照均匀性。
[0003]目前国内一般情况下只在常温常压下检测太阳模拟器的各项辐照指标，包括辐照均匀性。但是由于太阳模拟器镜片在抽真空前后，以及通液氮后(周围环境100K)，产生微量复杂形变，导致太阳辐照光斑均匀性发生变化，尤其是对太阳模拟器准直镜实施热控对辐照光斑均匀性产生较大影响。常温常压测量仪器无法在真空低温下使用，因此试验时的光斑均匀性无法有效检测。
[0004]随着航天器可靠性及寿面的不断提高，对外热流模拟精度的要求也日益提高，新一代航天器热试验对外热流模拟精度要求辐照不均匀性优于±5%。需要在真空低温下对光斑的不均匀性进行精确测量才能满足航天气的热试验精度要求。
[0005]常温常压下一般采用单个硅光电池作为探测器，手动或自动扫描辐照面的等间距各个点的辐照度，由于硅光电池输出受温度影响很大，在常温常压下单次测量(一般耗时3-5分钟)后需挡光使其散热，并且由于空气对流作用，硅光电池在测量过程中温升幅度不超过5°C，基本不影响测试结果。
[0006]真空低温下(真空度优于lX10_4Pa ;环境温度低于100K)无法采用常温常压下手段进行测量，主要由于:a、由于硅光电池受环境辐射温度过低无法产生有效读数；b、由于娃光电池过于轻薄，无法直接加热；c、由于环境为真空，只能通过福射散热，在太阳光斑(通常1353W/m2)直接照射硅光电池时，热能无法散出，硅光电池温升速度达到40°C /min,测量结果不准确；d、真空低温下运动机构复杂，造价昂贵，无法对整个辐照面扫描。
[0007]综上，需要解决在真空低温下采用简便可行的办法对太阳模拟器光斑均匀性进行准确、有效的测量。
[0008]目前尚未收到此类技术成功的说明和报道。
【发明内容】
[0009]针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的是提供一种空间环境下太阳模拟器辐照均匀性检测装置及检测方法，该检测装置解决了在空间环境下热试验过程中，缺少太阳模拟器辐照均匀性测试，无法保证辐照均匀性的难题。
[0010]为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
[0011]根据本发明的一个方面，提供了一种空间环境下太阳模拟器辐照均匀性检测装置，包括:测试支架、罐内电缆、测试单元、罐外电缆、罐外测控柜以及控制终端；其中，所述测试支架、测试单元和罐内电缆设置于真空罐的内部，所述测试单元安装于测试支架上，所述测试单元通过罐内电缆与罐外电缆相连接，所述罐外电缆与罐外测控柜相连接，所述罐外测控柜与控制终端相连接。
[0012]优选地，所述测试支架呈十字形结构。
[0013]优选地，所述测试单元共五块，五块测试单元中的其中一块位于十字形测试支架的中心处，五块测试单元中的另外四块分别设置于距离十字形测试支架中心处一定距离的上、下、左、右四个位置上。
[0014]优选地，五块测试单元中的另外四块分别设置于距离十字形测试支架中心处I米的上、下、左、右四个位置上。
[0015]优选地，每一块所述测试单元均包括:导热材料层、硅光电池、温度传感器、加热片以及基板；其中，所述硅光电池通过导热材料层固定于基板的向阳面中心位置；所述温度传感器为两块，两块温度传感器通过导热材料层分别设置于硅光电池的左右两侧，其中，位于左侧的温度传感器为主控温度传感器，位于右侧的温度传感器为备份温度传感器，位于左侧的温度传感器和位于右侧的温度传感器与硅光电池之间距离一致，且固定位置与硅光电池处于同一高度；所述加热片设置于基板的背阳面。
[0016]优选地，所述导热材料层采用双面压敏胶，厚度小于0.1mm ;所述双面压敏胶为胶面两侧无温度差的双面胶。
[0017]优选地，所述硅光电池采用20mmX40mm尺寸。
[0018]优选地，两个所述温度传感器均采用PT100温度传感器；两个传感器之间距离为80mm，其中每一个温度传感器固定后占用基板面积不超过1mmX 10mm。
[0019]优选地，所述基板采用长X宽X厚为120_X 120mmX 2mm的纯铜板；所述基板的向阳面表面发射率为0.85，所述基板的背阳面涂黑漆，发射率为0.92。
[0020]优选地，所述加热片采用10mmX 10mm尺寸加热片，加热功率为0.8W/cm2。
[0021]优选地，所述测试支架包括底座、中间横杆和竖杆，其中，所述中间横杆焊接于底座的顶端，所述竖杆焊接于中间横杆的中心位置并与中间横杆垂直设置，形成十字形结构。
[0022]优选地，所述底座、中间横杆和竖杆均采用中空结构的正方形铝合金管材，所述中空结构中设有用于暴露于大气中的气孔；所述竖杆突出于中间横杆。
[0023]优选地，所述竖杆突出于中间横杆4mm ;所述气孔尺寸为2X26mm。
[0024]优选地，所述罐外测控柜包括闭环温控单元和数据采集单元，其中，所述闭环温控单元与测试单元的加热片和温度传感器相连接，所述数据采集单元与测试单元的娃光电池相连接。
[0025]优选地，所述数据采集单元并联有电阻值为I Ω的负载电阻，所述负载电阻为负载功率IW的功率电阻。
[0026]根据本发明的另一个方面，提供了一种空间环境下太阳模拟器辐照均匀性检测装置的检测方法，包括如下步骤:
[0027]步骤1，将测试支架放置于距准直镜中心点一定距离处，罐外测控柜的闭环温控单元分别控制硅光电池；
[0028]步骤2，打开太阳模拟器，调至一个太阳常数，挡光，稳定30分钟；将罐外测控柜的闭环温控单元调至30°C，待加热片升温至30°C，且太阳模拟器稳定后，打开挡光板，并记录此刻各娃光电池输出；
[0029]步骤3，将闭环温控单元调至35°C，温度稳定后，打开挡光板，测量硅光电池的短路电流；依次类推将闭环温控单元分别调至40°C、45°C、5(TC，测量硅光电池的输出；需要注意的是，测量均在打开挡光板的10秒钟内测试完成，测完挡光；
[0030]步骤4，在I个太阳常数下，硅光电池在50°C输出测量完毕后，待温度稳定在30°C，每隔3分钟测量一次娃光电池的输出，测量一个太阳常数在一个小时内的稳定性；
[0031]步骤5，全部测试完成后关闭太阳模拟器；
[0032]步骤6，关闭真空罐，抽真空并通液氮，在通液氮同时打开罐外测控柜，将闭环温控单元设置成30°C;待真空罐的真空度达到lX10-3Pa，真空罐环境温度达到100K以后，形成真空低温条件开始测试；
[0033]步骤7，执行步骤2至步骤5，得到真空低温条件的硅光电池输出数据；
[0034]步骤8，如果步骤7中得到的硅光电池输出数据与常温常压同温度条件下硅光电池输出数据比对，差距在5%以内，则进行步骤9，否则视为测试失败；
[0035]步骤9，继续将硅光电池升温，依次测量55 0C、60°C、65 °C、70°C、75 °C温度点各硅光电池的输出，并绘制硅光电池在30 0C?75 0C的温度-输出曲线，得到硅光电池输出记录;
[0036]步骤10，如果步骤9得到的硅光电池输出记录完整有效，则关闭硅光电池加热片，采用一个太阳常数持续照射，每十分钟记录准直镜和