杨剑宇 1,2,3,*杨萱 1,2郑建华 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家空间科学中心,北京 100190
2 复杂航天系统综合电子与信息技术重点实验室,北京 100190
3 中国科学院大学,北京 100049
针对星载紫外成像光谱仪展开研究,设计了一种用于监测大气环境污染变化的光谱仪结构组件。在初始结构基础上,采用变密度拓扑优化方法,确定重要部件材料的最佳分布。在此基础上分析了关键尺寸参数对系统性能的灵敏度,建立以第二代非支配排序遗传算法为优化算法的多目标优化模型,完成光谱仪结构组件的尺寸优化设计。优化后,结构重量降低58.7%。对设计后的结构进行了静、热分析及杂散光分析,分析结果均满足光学系统要求。动力学分析分析结果与试验结果最大误差为4.72%,力学试验前后结果对比得到光谱特性测试的最大变化为0.4个像素,证明了提出的紫外成像光谱仪结构组件设计的合理性和可靠性。
紫外成像光谱仪 结构优化 有限元仿真 结构测试 光机结构 Ultraviolet imaging spectrometer Structural optimization Finite element simulation Structural test Optical and mechanical structure 
光子学报
2023, 52(9): 0930004
杨剑宇 1,2,3,*杨萱 1,2郑建华 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 101499
2 复杂航天系统综合电子与信息技术重点实验室, 北京 101499
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对大气环境监测和预报的需求,设计了一种满足光学系统要求的近紫外天底成像光谱仪。首先根据给定的光学系统,设计了设备的总体构形,对主镜和次镜进行了变密度拓扑优化,并对各模块进行布局功能设计;然后对方案进行了有限元仿真分析,同时对设备系统进行了光机热集成分析;最后进行了实验验证。实验结果表明:设备一阶频率大于100 Hz;正弦振动实验最大放大倍数为1.04;随机振动实验结果最大误差为4.72%;力学实验前后设备光谱特性一致。实验结果证明了所提结构设计满足各项技术要求,为今后近紫外天底成像光谱仪结构设计提供了一种新的参考。
光学器件 近紫外天底成像光谱仪 结构设计 有限元仿真 结构测试 
光学学报
2021, 41(21): 2123002

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