调焦调平系统主要通过光学三角法的测量原理来实现,线阵电荷耦合器件(CCD)具有高帧频和高分辨率等特点,适用于高速且高精度检测的三角法测量。某调焦调平项目要求线阵CCD具有2048个有效像元,5 kHz的行读出频率,为此提出对最大额定读出频率为10 MHz的S11156-2048型线阵探测器进行12.5 MHz超频读出的驱动设计,以满足系统行读出频率的要求。首先从理论上验证超频读出的可行性,然后在电源、时序驱动和模拟前端的设计上展开细致研究,最后使用积分球光源在6.0 MHz的额定频率读出和12.5 MHz的超频读出下对线阵CCD成像系统的光电性能进行对比测试。实验结果表明,S11156-2048型探测器采用12.5 MHz的超频读出设计光电性能没有明显下降,信噪比为54.22 dB,电荷转移效率为0.999974,满足调焦调平系统的成像性能要求。

为了解决卫星载荷地面检测设备研制过程中遇到的研制成本高、研制周期长、维护更新困难等问题,分析和总结了 卫星载荷地面检测设备常用功能,提出了在一块PXI板卡上集成OC指令接口、RS422通信接口、电机脉冲接口、AD遥测 接口等多种接口的解决措施,并进行了相应的软硬件及通用性方面的设计研究,达到了提高设备的便携性和集成度、 控制成本、缩短研制周期、提高研制效率以及增加通用性和可配置性的目的,具有很强的航天工程实用意义。

供配电是空间有效载荷的电子学“动力”。针对GF-5卫星某光学遥感设备的供配电设计进行了分析研究,其中包括保护电路设计、 浪涌抑制电路设计、切换电路设计、滤波电路设计、可靠性设计等。设计结果既符合相关规范要求,又结合自身特点进行了针对性设计, 通过了鉴定级试验和验收测试。可靠性高,已经在轨应用,具有较高的工程实用价值。

大气主要温室气体检测仪采用HgCdTe探测器实现CO2温室气体干涉光谱数据探测,HgCdTe探测器工作温度对探测器性能具有重要影响。 针对HgCdTe探测器恒定低温下工作的需求,设计了温度采集电路与温控功率驱动电路,并以Actel公司反熔丝工艺FPGA作为主控单元, 结合PID算法,完成了星载HgCdTe探测器温控系统,实现了探测器在轨温度控制。实验及应用结果表明,控温精度优于±0.5℃, 控温稳定性优于±0.1℃/s,满足HgCdTe探测器在轨工作温度要求。

OH自由基是中高层大气中重要的氧化剂, 决定着臭氧以及其他温室气体的浓度变化, 甚至气候变化。 为了实现中高层大气OH自由基的精细探测与精确反演, 需要构造正演模型, 模拟得到仪器接收到的大气中的Ａ２Σ＋－Ｘ２Π(０, ０) 309 nm波段的太阳共振荧光发射信号。 本文基于分子光谱能级跃迁理论计算得到OH(0,0)振动能级上的荧光发射率因子g, 结合辐射传输模型SCIATRAN模拟出的太阳辐照度和观测视线路径上的OH柱量, 模拟出OH荧光发射光谱, 叠加上大气背景光谱并卷积仪器函数, 最终模拟得到仪器接收的包含OH浓度信息的光谱。 模拟结果与国外在轨仪器MAHRSI(Middle Atmosphere High-Resolution Spectrograph Investigation), SHIMMER(Spatial Heterodyne Imager for Mesospheric Radicals)的在轨实测结果一致性较好。 还分析了影响模拟结果的因素, 在之后的正演过程中加以修正, 使正演模型更接近实际辐射传输过程。

固体润滑深沟球轴承寿命与所受负载息息相关。研制了轴系固有频率测试装置,通过该装置对固体润滑轴系轴承座不对中 导致的轴系受径向外力工况和轴系固有频率之间的相关性进行了实验研究。对轴系固有频率随径向外力变化的测试数据进行 了拟合分析。结果表明:轴系固有频率随径向外力增大而增大;径向外力和固有频率之间存在较为明显的幂函数关系; 可以通过测试轴系固有频率来获取固体润滑轴承径向外力情况,径向外力拟合公式计算值与实测值之间相对误差不超过7%。

提出了一种有利于空间外差光谱仪光谱复原的探测器筛选方法。通过仿真分析确定了影响空间外差光谱仪光谱复原的探测器响应参数，针对这些参数设计了相应的探测器筛选方法。利用设计的探测器筛选装置进行了探测器筛选实验，对实验数据进行处理和分析，从备选探测器中选取了最优性能的探测器。筛选测试后的探测器已经应用于星载空间外差光谱仪，并通过了一系列实验考核。

研究了伽马(γ)射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的γ射线辐照，对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下，硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化，在50 krad(Si)剂量照射下，参试样品出现暗电流增加的现象，但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明，参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性，可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。

介绍了一种用于大气CO2太阳吸收光谱地基观测的高光谱太阳辐射计，包括仪器的设计结果及相对光谱辐射亮度的测量原理。以可调谐红外激光器加积分球作为定标光源，详细介绍了波长、仪器线型函数的定标过程和方法。定标结果表明，在仪器有效工作波段（1560~1575 nm）内，光谱分辨能力为0.097 nm，杂散光水平在0.5%左右。定性比较了仪器的大气CO2太阳吸收光谱测量结果与LBLRTN软件的理论计算结果，两者在吸收峰的强度、位置、形状等方面都具有较好的吻合度。

遥感仪器的技术指标在很大程度上受光学遥感器焦面组件光机设计方案的影响。通过在实际中的设计应用,提出一种面 向探测器属性的光机设计思路。该设计首先确定主要设计输入,并依此将探测器视为光学件、结构件、电子学 件或者热控件,设计次级光机结构模块来满足相关要求,然后在此基础上展开成整个焦面光机设计 方案。随后依据该思路,针对四种情况给出了实际样例并加以解析,指出四种方案的优缺点。该设计 思路使得设计流程清晰化,可以为其他光学遥感器的焦面设计提供参考。