1 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 上海卫星工程研究所空间机热一体化技术实验室, 上海 200240
风云四号是地球静止三轴稳定平台气象卫星,装载其上的辐射成像仪受剧烈的外热流日周期和年周期变化的影响, 扫描机构和主光学系统等关键部件的温度每天波动可达40℃以上.光学及支撑结构如何适应剧烈的环境温度变化, 并保证良好的像质, 是地球静止三轴稳定平台遥感仪器系统设计的国际性难题.多种特性材料的匹配性设计以及适当支撑结构形式的采用,是避免和减少因温度大幅波动引起的光机变形及成像质量下降的良好策略.在轨数据表明, 辐射成像仪克服了昼夜温差大的不利影响, 敏感恒星时的弥散斑几乎仅覆盖一个像素, 而且正午和子夜结果差别不大.
地球静止三轴稳定平台 辐射成像仪 温控技术 热适应技术 恒星敏感 geostationary three-axis stable satellite platform radiation imager temperature control technology thermal adaptation technology star sensing
1 中科院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对 256×1长波红外焦平面器件工作原理和输出信号特点, 从低噪声需求角度出发, 阐述了长波红外焦平面器件信息获取电路设计过程。着重分析、并解决了信息获取电路如何降低硬件电路噪声问题, 同时对硬件电路的噪声来源进行了分析与建模。实验结果表明, 信息获取电路正常工作, 整个信息获取电路的输入均方根噪声为 0.13 mV, 具有良好的噪声特性。
长波红外 信息获取电路 低噪声 256×1 256×1 long-wavelength infrared information acquisition circuit low noise
1 上海卫星工程研究所空间机热一体化技术实验室，上海 200240
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
多通道扫描成像辐射计是FY-4卫星的主要载荷之一，可实现对地的多光谱观测。辐射计在轨运行期间承受复杂的外热流环境，为保证高质量的成像品质，必须对其进行有效的热设计。根据地球静止轨道和辐射计构型特点，分析了热设计的特点，并对仪器进行详细的热设计和热分析,计算结果证明了热设计方案的合理性。
地球静止轨道 扫描成像辐射计 热设计 geostationary earth orbit scanning imagery radiometer thermal design
中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
为了使用交流永磁同步电机(PMSM)设计高精度光机扫描机构的运动控制器，作者分析了PMSM及其控制器的 数学模型，用SIMULINK对PMSM和控制器进行了建模和仿真。在此模型的指导下，作者搭建出了达到预期性能的物理实验系统。通 过电流环的仿真和实验结果对比证明，基于SIMULINK的PMSM控制器模型仿真结果真实可信，对于设计和调试PMSM运动控制器很有帮助。
PMSM建模 SIMULINK仿真 电流环 运动控制 PMSM model SIMULINK simulation current loop motion control
1 上海交通大学 航空航天学院, 上海 200240
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
为了揭示午夜太阳辐射对三轴稳定卫星光学载荷的定标黑体温度均匀性和定标精度的影响, 进行了基于贴片加热电阻外热流模拟方法的真空实验, 利用电压变化产生的加热功率模拟复杂的太阳辐照度波动。将实验获取的温度数据与仿真计算结果对照验证, 分析了太阳照射过程中黑体温度分布的规律。根据辐射度学理论, 对温度不均匀性产生的定标误差进行了理论计算。实验结果显示：在午夜太阳照射过程中, 边缘受照的黑体温度分布具有对称性, 黑体最高升温幅度为8.8K, 最大温度梯度3.1K/m, 定标相对误差0.1%。研究表明：太阳辐射会显著影响黑体温度的均匀性, 由此产生的定标精度误差不会影响工程应用的要求。
红外物理 卫星 黑体 太阳辐射 真空实验 定标精度 infrared physics satellite blackbody solar radiation vacuum experiment calibration precision
绕固定Q轴和动短轴Z轴摆动的60°二维扫描镜,在相同的扫描视场内,比45°镜摆动角度小、像旋也小.但是其特殊的结构也使得它的轴系误差分析比45°镜复杂,采用传统的测量方式无法满足测量的需要.通过对国外相关测量技术的调研,结合60°二维扫描镜自身的特点,提出了一种新的测量方式,并给出了这种测量方式的理论模型,实验证明这种测量方式能够较好地适用于分析60°二维扫描镜轴系误差的情况.
航天遥感 60°二维扫描镜 轴系误差分析 经纬仪
为了测试风云四号气象卫星扫描成像辐射计的扫描镜的动态运动精度,设计了一种高精度动态测角仪.该测角仪利用了扫描成像辐射计的可见光通道,采用622 nm的LED可见光,经过菲涅耳透镜投射到目标板上,然后充满投影光学系统的入瞳,利用光学成像分析像点位置及相互关系的方法来评价扫描镜的运动精度.介绍了该测角仪的投影光学系统、照明系统和系统总体的设计.
辐射计 投影光学系统 照明系统 菲涅耳透镜 测角仪
根据测量风云四号气象卫星多通道扫描成像辐射计的扫描镜的动态运动精度是否达到1〞的要求,设计了一种新型的高精度动态测角仪,该测角仪利用了扫描成像辐射计的可见光通道,通过光学成像分析像点位置及相互关系的方法来评价扫描镜的运动精度.本文介绍了该测角仪的投影光学系统、照明系统设计过程并通过实验验证各部分达到了预定的性能要求.
动态测角仪 投影光学系统 照明系统 成像辐射计
为了降低红外系统的噪声,提出了一种新的电路结构,利用单端折叠共源共栅结构和MOS管工作在线性区做反馈电阻,设计了一种在深低温(100 K左右)工作的高性能低功耗、低噪声前置放器.分析了其噪声特性,并提出了减少噪声的措施,仿真结果显示该前置放大器的输出电压噪声很小,3 dB带宽大于10 kHz.此前置放大器用1.2 μm的标准CMOS工艺制造完成,四单元芯片的大小为2.1 mm×2.9 mm.经测试,这种前置放大器在深低温下能正常工作,反馈电阻大小为兆欧级,等效输入噪声电流仅0.03 pA/Hz1/2,单元功耗小于1 mW,与红外探测器连接后工作正常,线性度较好.
前置放大器 低温 低功耗 低噪声
在航天遥感仪器中,为了缩小二维指向镜的大小可将45°镜偏转一定角度,如60°镜.在光学反射矢量理论基础上,对不同角度指向镜的摆动范围、像旋特性进行分析比较.从扫描特性角度分析了倾斜扫描镜使其减小尺寸的可行性.
遥感 二维指向镜 45°镜 60°镜 像旋角 扫描轨迹 remote sensing scan mirror 45° mirror 60° mirror image rotating angle scantrace
