大型立式准直太阳模拟器研制关键技术

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作者 蒋山平 柳晓宁 +10 位作者 王丹艺 周泽鹏 张鹏嵩 向艳红 郭子寅 张博伦 龚洁 于晨 李烨 琚丹丹 闫继宏 《航天器环境工程》 CSCD 2024年第5期567-573,共7页

针对立式容器结构的综合辐照舱对太阳辐照环境模拟的需求,研制了一套大型立式太阳模拟器,其采用了立式离轴准直型光学系统,能够精准模拟满足辐照度、辐照均匀性、准直性和太阳光谱分布的空间太阳辐照环境。在设备研制过程中,完成了大型... 针对立式容器结构的综合辐照舱对太阳辐照环境模拟的需求,研制了一套大型立式太阳模拟器,其采用了立式离轴准直型光学系统,能够精准模拟满足辐照度、辐照均匀性、准直性和太阳光谱分布的空间太阳辐照环境。在设备研制过程中,完成了大型立式离轴光机结构设计、结构变形影响分析、大尺寸单体金属镜加工、准直镜柔性支撑设计、集成冷却设计和氙灯快速装校等关键技术研究。大气环境和真空低温环境下的测试结果表明,该太阳模拟器实现了在真空低温环境下辐照面ϕ1000 mm,辐照度2.3个太阳常数(最高可扩展至5个太阳常数),面辐照不均匀度±4.86%,准直角±1.83°的光学指标。 展开更多

关键词 辐照环境模拟 太阳模拟器 立式离轴准直 大尺寸单体金属镜 柔性支撑 集成冷却

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一种用于提高构件损伤边缘成像精度的方法

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作者 刘洋洋 韩潇 +2 位作者 张鹏嵩 沈平单 曹海林 《航天器环境工程》 CSCD 北大核心 2023年第3期301-308,共8页

构件损伤边缘的识别是影响构件损伤成像分辨率的关键因素之一。为提高构件损伤边缘的成像精度,文章应用激光超声检测技术进行了基于深度学习的构件损伤成像图像优化的研究。在对航空航天用4A01铝板中超声Lamb波进行分析和处理基础上,成... 构件损伤边缘的识别是影响构件损伤成像分辨率的关键因素之一。为提高构件损伤边缘的成像精度,文章应用激光超声检测技术进行了基于深度学习的构件损伤成像图像优化的研究。在对航空航天用4A01铝板中超声Lamb波进行分析和处理基础上,成功分离出信号中Lamb波的A0模态的幅值。基于A0模态的幅值完成了扫描区域的可视化成像,提出了利用卷积神经网络优化损伤边缘的算法,开展构件损伤边缘优化实验。结果表明,该算法针对各损伤类型实现结构相似性指数(SSIM)平均提升0.0642,极大地提高了构件损伤边缘区域的成像精度。 展开更多

关键词 损伤边缘成像 激光超声检测 LAMB波 卷积神经网络

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高准直太阳模拟器研制 被引量：5

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作者 张鹏嵩 张博伦 +1 位作者 王丹艺 杨林华 《航天器环境工程》 2018年第1期71-75,共5页

为满足某新型号太阳敏感器地面试验需求,研制了一台高辐照度的高准直太阳模拟器,其辐照度为0.8个太阳常数、准直角为32′、辐照面直径为200 mm。在太阳模拟器光学系统设计过程中,将理论计算与光学设计软件的优化、仿真相结合,重点对组... 为满足某新型号太阳敏感器地面试验需求,研制了一台高辐照度的高准直太阳模拟器,其辐照度为0.8个太阳常数、准直角为32′、辐照面直径为200 mm。在太阳模拟器光学系统设计过程中,将理论计算与光学设计软件的优化、仿真相结合,重点对组合聚光镜、积分器组件进行了优化设计,大幅度提高了能量利用率。 展开更多

关键词 太阳模拟器 准直角 辐照度 辐照均匀性

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某数字摄影测量系统精度量化评估方法 被引量：3

4

作者 张鹏嵩 蒋山平 +1 位作者 杨林华 赫明钊 《航天器环境工程》 2015年第6期648-651,共4页

受到测量试验中被测目标尺寸及结构、控制场布局、测量网形等现场因素的影响,工业数字摄影测量系统的实际测试精度达不到理论精度。文章以V-STARS摄影测量系统为例,针对大型平面天线热变形测量需求,创新性地提出了线型测量精度和面型测... 受到测量试验中被测目标尺寸及结构、控制场布局、测量网形等现场因素的影响,工业数字摄影测量系统的实际测试精度达不到理论精度。文章以V-STARS摄影测量系统为例,针对大型平面天线热变形测量需求,创新性地提出了线型测量精度和面型测量精度的指标,对摄影测量系统的实际测量精度进行了定量评估。测量结果表明,该测量系统的实际测量精度满足0.1 mm的测试精度要求。该精度标定方法可为各类型摄影测量系统的实际测量精度评价提供一种直观、可靠的手段。 展开更多

关键词 摄影测量系统 测量精度 定量评价 大型平面天线

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面向载人月球探测的月面环境模拟试验关键技术分析 被引量：6

5

作者 冯咬齐 易忠 +8 位作者 李西园 刘明辉 高庆华 李栋 汪力 张鹏嵩 王志浩 张景川 王军伟 《航天器环境工程》 2018年第1期1-6,共6页

文章针对未来有人参与的月球探测任务,首先开展了月球表面环境地面模拟试验验证需求分析,归纳总结了国内外技术发展现状。然后,提出并分析了载人月球探测地面模拟试验需重点研究的关键技术:真空热环境下月面移动式多体低重力模拟技术;... 文章针对未来有人参与的月球探测任务,首先开展了月球表面环境地面模拟试验验证需求分析,归纳总结了国内外技术发展现状。然后,提出并分析了载人月球探测地面模拟试验需重点研究的关键技术:真空热环境下月面移动式多体低重力模拟技术;复杂月面环境高精度热流模拟技术;大容量布尘条件下超高真空获得与保持技术;月面辐射与月尘环境模拟技术;月尘防护效能量化评估技术;月面综合环境试验验证技术等。最后,给出了面向载人月球探测的月面环境模拟试验技术研究总体方案,并对月面环境模拟试验技术的发展目标进行了展望。 展开更多

关键词 载人月球探测 月面环境模拟 系统级试验平台 组件级试验平台

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空间紫外辐射高加速地面模拟技术 被引量：2

6

作者 沈自才 李竑松 +6 位作者 张鹏嵩 周亦人 丁义刚 向艳红 蒋山平 贺洪波 王胭脂 《装备环境工程》 CAS 2021年第2期57-61,共5页

目的实现空间紫外辐射地面高加速模拟。方法分别利用氙灯和氘灯作为近紫外和远紫外的模拟源,利用反射滤光技术实现对可见红外波段光谱的过滤,利用准直和发散技术实现不同的辐照面积,利用热沉和浴油温控实现温度控制,搭建光学性能原位测... 目的实现空间紫外辐射地面高加速模拟。方法分别利用氙灯和氘灯作为近紫外和远紫外的模拟源,利用反射滤光技术实现对可见红外波段光谱的过滤,利用准直和发散技术实现不同的辐照面积,利用热沉和浴油温控实现温度控制,搭建光学性能原位测试系统,对辐照腔和试验腔进行分离设计。结果实现了Φ300 mm面积上1~15 SC和Φ180 mm面积上5~24 SC的近紫外的加速模拟,以及Φ150 mm面积上辐照度为10.5SC的远紫外加速模拟,具有–70℃~+110℃的样品快速温度控制,具备光谱反射率原位测试,以及辐照腔与测试腔分离操作的功能。结论建立了具有高加速倍率的近紫外和远紫外的地面辐照加速模拟装置,具备较宽范围的温度快速控制和光谱反射率的原位测试功能。 展开更多

关键词 空间紫外 辐射 高加速 地面模拟

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真空低温环境抛物面天线的摄影测量网形研究 被引量：1

7

作者 杨林华 张博伦 +1 位作者 蒋山平 张鹏嵩 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期617-621,共5页

为了提高真空低温环境下卫星大型抛物面型天线变形测量的精度,对摄影测量技术中影响测量精度的主要因素之一测量网形进行了研究。通过理论分析发现,环拍网形比航带网形更有利于提高抛物面型天线变形测量的精度。为了验证该结论,设计了... 为了提高真空低温环境下卫星大型抛物面型天线变形测量的精度,对摄影测量技术中影响测量精度的主要因素之一测量网形进行了研究。通过理论分析发现,环拍网形比航带网形更有利于提高抛物面型天线变形测量的精度。为了验证该结论,设计了不同网形的对比试验,搭建了针对实现网形拍摄的移动机构,并以形面偏差的稳定性和长度平均偏差大小作为判断标准,对直径5m的抛物面天线模型进行了测量,测量结果与理论分析一致。 展开更多

关键词 真空低温环境 摄影测量 网形 抛物面天线

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高加速近紫外模拟的均匀性控制方法

8

作者 杨艳斌 沈自才 +5 位作者 张鹏嵩 李竑松 姜利祥 贺洪波 王胭脂 邵建达 《航天器环境工程》 北大核心 2021年第4期435-439,共5页

在对航天器敏感材料开展高加速紫外模拟试验的过程中,需要对近紫外辐照模拟的均匀性进行控制,以提高试验模拟的有效性和试验结果的准确性。文章采用氙灯作为紫外辐照源,利用聚光镜、光学积分器和反射/滤光镜,实现了大面积高均匀度的紫... 在对航天器敏感材料开展高加速紫外模拟试验的过程中,需要对近紫外辐照模拟的均匀性进行控制,以提高试验模拟的有效性和试验结果的准确性。文章采用氙灯作为紫外辐照源,利用聚光镜、光学积分器和反射/滤光镜,实现了大面积高均匀度的紫外辐照;同时,利用准直镜和发散镜的设计,成功兼顾高加速倍率和较大辐照面积,可实现ϕ300 mm面积上紫外辐照度为15SC、ϕ180 mm面积上紫外辐照度为24SC、均匀性均优于95%的紫外模拟。 展开更多

关键词 近紫外辐照 高加速倍率 模拟试验 辐照均匀性

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数码相机综合评测系统 被引量：3

9

作者 连礼泉 周桃庚 +1 位作者 张鹏嵩 沙定国 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期756-760,共5页

由于光电传感器、数字图像处理、电子元器件等各领域技术的发展,数码相机的成像质量在过去的十年里有了长足的发展。加工成本的下降使光电成像系统在众多领域得到广泛使用,成像镜头和成像系统的成像性能测试和评价也受到广泛的关注。数... 由于光电传感器、数字图像处理、电子元器件等各领域技术的发展,数码相机的成像质量在过去的十年里有了长足的发展。加工成本的下降使光电成像系统在众多领域得到广泛使用,成像镜头和成像系统的成像性能测试和评价也受到广泛的关注。数码相机可以方便地输出计算机识别的数字图像,而数字图像可以用计算机在无人干预的条件下自动处理,这使得数码相机成像质量的客观评测成为可能。在相关标准基础上,研究了数码相机多个参数的客观评测方法与计算方法。在单个参数评测的基础上,用基于属性模型评价的方法综合多个参数,对所评测的数码相机做出一个综合的等级评价和评分。 展开更多

关键词 数码相机 参数计算 属性综合评价

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真空低温太阳辐照环境下的天线热变形测量技术 被引量：2

10

作者 蒋山平 黄海 +4 位作者 张鹏嵩 李竑松 陶东兴 杨林华 徐焱林 《航天器环境工程》 北大核心 2022年第3期268-273,共6页

航天器结构在轨受到空间外热流影响而产生巨大温度梯度,将导致结构热致变形,为了保证有关地面模拟考核验证的有效性,必须对在轨外热流进行尽可能真实的模拟,同时采用高精度的热变形测量手段获取航天器的结构变形数据。文章介绍了一种热... 航天器结构在轨受到空间外热流影响而产生巨大温度梯度,将导致结构热致变形,为了保证有关地面模拟考核验证的有效性,必须对在轨外热流进行尽可能真实的模拟,同时采用高精度的热变形测量手段获取航天器的结构变形数据。文章介绍了一种热变形测试试验方法,系国内首次将太阳模拟器外热流模拟法和非接触摄影测量法结合应用在某天线的地面模拟热变形测试试验中,在真实模拟天线在轨温度分布的同时精确获取了天线上大量的点云变形数据。经数据比较分析,天线变形实测数据与在轨仿真分析一致,在1.5 m口径范围内的变形测量精度优于15μm,验证了该测试试验方法的有效性,为航天器结构的在轨热效应模拟和测试评估提供了新的试验手段。 展开更多

关键词 真空低温环境 数字近景摄影测量 太阳模拟器 航天器结构 热变形测量

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基于半张量积压缩感知的形变数据重构在航天器结构健康监测中的应用 被引量：5

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作者 田引黎 杨林华 +1 位作者 张鹏嵩 曹海林 《航天器环境工程》 2019年第2期134-138,共5页

针对航天器结构健康监测(structural health monitoring, SHM)面临的数据传输和存储量过大问题,提出一种基于半张量积压缩感知(semi-tensor product compressed sensing, STP-CS)的形变数据重构方法。该方法基于形变数据的稀疏性,利用... 针对航天器结构健康监测(structural health monitoring, SHM)面临的数据传输和存储量过大问题,提出一种基于半张量积压缩感知(semi-tensor product compressed sensing, STP-CS)的形变数据重构方法。该方法基于形变数据的稀疏性,利用降维的随机高斯矩阵对形变数据进行压缩采样。为了验证该方案的可行性,实验研究了不同的观测矩阵维数与重构性能的关系。结果表明:采用该方法对形变信号进行随机采样,当观测矩阵存储空间减少到传统压缩感知(compressed sensing, CS)的1/64,仍能实现较高精度的重构,有效节省了观测矩阵的储存空间;此外,重构时间也随着观测矩阵维数的降低逐渐缩短。因此,该方法为解决航天器SHM面临的数据传输和存储挑战提供了新的解决思路。 展开更多

关键词 结构健康监测 半张量积压缩感知 形变数据 重构

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真空低温环境对摄影测量精度的影响 被引量：1

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作者 张博伦 杨林华 +1 位作者 蒋山平 张鹏嵩 《航天器环境工程》 2015年第1期83-88,共6页

为提高真空低温环境下摄影测量的精度,文章通过分析真空低温环境对摄影测量的影响,发现引入光学窗口会降低测量精度。以实际使用的温控小舱上的光学窗口为研究对象,根据摄影测量原理,通过仿真和试验相结合的方式,分析增加光学介质和改... 为提高真空低温环境下摄影测量的精度,文章通过分析真空低温环境对摄影测量的影响,发现引入光学窗口会降低测量精度。以实际使用的温控小舱上的光学窗口为研究对象,根据摄影测量原理,通过仿真和试验相结合的方式,分析增加光学介质和改变介质面形对摄影测量的影响程度。研究结果表明影响的主要原因是光学窗口的使用导致在原有光路上增加光学介质,改变了光路,其引起的精度误差与摄影测量系统精度属同一数量级,需要采用优化方法降低这种影响。 展开更多

关键词 摄影测量 光学窗口 真空低温环境

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一种非标准椭球面聚光镜设计方法 被引量：1

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作者 周明状 张鹏嵩 +1 位作者 陈凌峰 张旭升 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期310-314,共5页

为提高太阳模拟器聚光镜的有效聚光效率,提出一种基于椭球面二项展开式的非标准椭球面聚光镜,通过改变展开式的二次项系数控制聚光镜面形,提高聚光镜对氙灯光源离焦发光点的聚光效果,使第二焦面上的光能分布更为紧凑,从而提高系统的光... 为提高太阳模拟器聚光镜的有效聚光效率,提出一种基于椭球面二项展开式的非标准椭球面聚光镜,通过改变展开式的二次项系数控制聚光镜面形,提高聚光镜对氙灯光源离焦发光点的聚光效果,使第二焦面上的光能分布更为紧凑,从而提高系统的光能有效利用率。结合具体实例进行数值分析,并采用蒙特卡洛光线追迹方法模拟实际光照效果。分析结果表明,在有效辐照面积内非标准椭球面的聚光效率相比传统标准椭球面提升了10%左右。 展开更多

关键词 聚光效率 二项展开式 椭球面 二次项系数 蒙特卡洛 太阳模拟器 聚光镜 光线追迹

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微振动成像检测光学验证系统研究

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作者 王丹艺 蒋山平 +2 位作者 张鹏嵩 张博伦 杨林华 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期838-846,共9页

针对高分辨率空间相机的系统特性,选用平行光管系统作为光学系统,模拟来自无穷远的特征目标.运用LIGHTTOOLS软件对光路进行模拟,确定较优的光学结构.主要通过4种试验进行研究,即相机激振抖动试验,靶标运动模拟光轴抖动试验,波前畸变测... 针对高分辨率空间相机的系统特性,选用平行光管系统作为光学系统,模拟来自无穷远的特征目标.运用LIGHTTOOLS软件对光路进行模拟,确定较优的光学结构.主要通过4种试验进行研究,即相机激振抖动试验,靶标运动模拟光轴抖动试验,波前畸变测量试验,离焦测量试验.通过离线图像复原对空间相机的光学误差进行分析及补偿.试验结果表明,在未给相机施加激振的情况下,经过平行光管系统输出,相机成像出的40LP·mm-1(LP表示线对)及20LP·mm-1清晰,满足微振动成像检测试验要求.在微振动成像检测试验中,波前像差达到0.21λ(RMS<λ/4),1.28λ(PV)以及0.23A (RMS<λ/4),1.34λ(PV)时,该平行光管系统成像均可满足复原软件处理需求,可以有效应用于微振动成像检测系统并具有验证微振动成像检测试验的能力. 展开更多

关键词 平行光管 微振动成像检测 光学验证系统

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中型太阳模拟器积分器设计 被引量：2

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作者 王丹艺 蒋山平 +2 位作者 李竑松 周盈 张鹏嵩 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期17-22,共6页

太阳模拟器能够较准确地模拟太阳辐照的准直性、均匀性和光谱特性,具有较高的空间外热流模拟精度。其主要用于航天器的热平衡试验、热涂层特性试验和材料老化试验,可以有效地检验卫星的光辐照性能,验证航天器的热设计。针对大中型太阳... 太阳模拟器能够较准确地模拟太阳辐照的准直性、均匀性和光谱特性,具有较高的空间外热流模拟精度。其主要用于航天器的热平衡试验、热涂层特性试验和材料老化试验,可以有效地检验卫星的光辐照性能,验证航天器的热设计。针对大中型太阳模拟器特性,设计一种积分器组件,可承受高温负荷,保证大中型太阳模拟器的均匀性及辐照度性能指标。介绍了太阳模拟器积分器组件原理,通过Lighttools、Flunet对积分器组件进行结构设计、热设计及仿真计算。设计结果表明,中型太阳模拟器辐照面可达到Ф2000mm,辐照度不均匀性可达到±4%。试验结构表明,系统辐照面可达到Ф2000mm,辐照度不均匀性可达到±3.75%,辐照度最高可达到1.39个太阳常数,能够满足大中型太阳模拟器使用。 展开更多

关键词 中型太阳模拟器 光学积分器 光学设计 热仿真分析

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用于航天光照模拟的吊挂式米级金属反射镜热稳定性分析 被引量：2

16

作者 王丹艺 蒋山平 +4 位作者 周盈 张鹏嵩 向艳红 李竑松 杜嘉余 《光学技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期385-389,共5页

近年,用于航天环境模拟的光照模拟设备备受关注,其主要包括太阳光照模拟器,灯阵光照模拟器、红外加热笼等。太阳光照模拟设备主要包括灯室、积分器、窗口、反射镜等,因立式光照模拟结构特殊性其金属反射镜需要采用吊挂式结构,结合光照... 近年,用于航天环境模拟的光照模拟设备备受关注,其主要包括太阳光照模拟器,灯阵光照模拟器、红外加热笼等。太阳光照模拟设备主要包括灯室、积分器、窗口、反射镜等,因立式光照模拟结构特殊性其金属反射镜需要采用吊挂式结构,结合光照模拟系统高辐照、高热能特点,会在金属反射镜表面产生较高热射能量,其载荷作用下的温度均匀性及热变形指标对光照模拟设备的辐照均匀性影响至关重要,即高辐照吊挂式金属反射镜对热稳定性要求较高。针对高辐照光照环境模拟设备使用的吊挂式米级金属反射镜热稳定性能进行系统性分析,主要针对立式光照模拟设备中使用的单块米级金属反射镜进行热稳定性分析,包括热仿真验证及分析、力学仿真分析、光学仿真分析,最终进行结构优化至满足高辐照光照模拟设备的辐照均匀性指标要求;提出的热稳定性分析方法对后续高辐照立式光照模拟设备中关键部件,吊挂式金属反射镜结构设计提供了指导方法。 展开更多

关键词 光照模拟 吊挂式结构 米级金属反射镜 热稳定性 准直镜 立式结构

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便携式多光轴平行性检校系统的研制 被引量：11

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作者 李雅灿 邱丽荣 +2 位作者 张鹏嵩 沙定国 赵维谦 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期143-147,共5页

为满足野外检测多波段光电设备光轴平行性的检校需求,研制了一套便携式多光轴平行性检校系统。系统采用反射式卡塞格林光学系统和ZnS晶体靶板,为被校系统提供无穷远的十字分划目标并以此作为瞄准基准,完成对被校系统电视轴和红外轴之间... 为满足野外检测多波段光电设备光轴平行性的检校需求,研制了一套便携式多光轴平行性检校系统。系统采用反射式卡塞格林光学系统和ZnS晶体靶板,为被校系统提供无穷远的十字分划目标并以此作为瞄准基准,完成对被校系统电视轴和红外轴之间的平行性检校;采用CCD系统完成分划板十字线和靶纸上激光光斑的采集,并利用数据处理系统检测出分划板十字中心与激光光斑中心位置的偏差量,完成对被校系统激光光轴与可见光轴之间的平行性检校。利用高精度光学角规对所研制的检校系统进行了标定,精度可达亚秒级。实验结果表明,该检校系统测量电视轴与红外轴之间平行性标准不确定度为2″,检校激光瞄准轴与发射轴平行性标准不确定度为5″。 展开更多

关键词 测量 多光轴平行性 角规标定 多光轴平行性检校系统

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立式太阳模拟器俯视多维调节准直镜机构设计 被引量：2

18

作者 王丹艺 蒋山平 +4 位作者 张鹏嵩 向艳红 王劭溥 李竑松 杨林华 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期174-179,共6页

随着航空航天技术的发展,空间环境模拟的需求增多,太阳辐照模拟也备受关注。目前,较为成熟的太阳模拟器多为卧式太阳模拟器,其准直镜机构多采用拼接形式,而立式太阳模拟器具有节省空间的优势,其发展日趋成熟。根据太阳模拟器的总体要求... 随着航空航天技术的发展,空间环境模拟的需求增多,太阳辐照模拟也备受关注。目前,较为成熟的太阳模拟器多为卧式太阳模拟器,其准直镜机构多采用拼接形式,而立式太阳模拟器具有节省空间的优势,其发展日趋成熟。根据太阳模拟器的总体要求,设计了一种应用于高辐照立式太阳模拟器的大口径俯视多维调节准直镜机构。根据高辐照、低背景工作环境特点,设计了多维可调节柔性吊装机构。为了提高系统的整体调试性能,采用单块整镜结构设计,降低了结构的复杂性。针对以上设计进行了计算及仿真分析,结果显示,柔性吊装机构可以有效平衡准直镜自身重力及环境温度造成的应力变形,最终满足太阳模拟器辐照度及辐照均匀性的使用需求。 展开更多

关键词 光学设计 立式太阳模拟器 准直镜机构 俯视调节结构 柔性吊装机构 大口径单元镜 高辐照能量

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