摘要：设计了一种用于空间相机的调焦机构,该机构采用步进电机带动的精密步进谐波传动。波发生器由椭圆凸轮与套在其上的柔性轴承组成,输出端连接滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动,带动调焦镜沿直线导轨往复运动,其中输出刚轮与绝对式编码器相连,检测调焦移动位移。该机构具有传动比大、精度高、结构紧凑、效率高、运转平稳等特点。针对该机构在空间相机的实际应用,推导出了调焦机构位移与焦面移动的位置关系,并对该调焦机构进行了误差分析,用闭环控制的方式对其精度进行了检测。试验数据表明,该调焦机构传动比为1∶70,重复定位精度为2μm,满足空间相机使用要求。

摘要：某空间卫星相机在多次迭代优化后基频仍然未满足技术要求,为解决相机整机基频偏低,易与卫星平台发生共振的问题,提出了更改相机安装固定位置为整机Z向质心平面处的解决方法。首先建立空间相机振动模型,通过对底部和中部两种安装结构等效模型的理论计算,找到提高相机基频的方法;其次,进行有限元仿真确定提高整机基频的理想位置,并根据仿真分析结果,优化设计了相机Z向中心平面处和Z向质心平面处两种安装方案;最后,采用有限元分析软件MSC/Patran对两种安装方案进行仿真分析对比。经分析确定,质心平面处安装方案基频较高,同时反射镜精度仍满足设计要求,整机重量相比初始设计有所下降。结果表明,提出的质心平面处安装方案提髙了整机基频,保持了反射镜精度,同时还部分降低了整机的重量,证明了结构设计和理论分析的合理性。

摘要：为了在较大失调范围内准确求解离轴梅逊式无焦卡塞格林望远镜元件的失调量,提出了基于改进的灵敏度矩阵模型的计算机辅助装调方法。分析了传统灵敏度矩阵法的原理及局限性,并在传统方法的数学模型中加入二次修正项,对传统计算机辅助装调技术进行了改进。针对离轴望远镜系统,分析了次镜失调状态下系统的像差特性,分别采用改进模型和传统模型对系统失调量与像差间的映射关系进行近似,并对失调望远镜系统进行仿真装调。仿真装调结果表明:在次镜偏心为±8mm、倾斜为±1.5°的失调范围内,传统方法计算得到的次镜x、y、z偏心量和α、β倾斜量均方根误差分别是:2.689mm、2.494mm、0.194mm和0.500°、0.525°;而改进方法对应的计算结果为:0.404mm、0.323mm、0.047mm和0.064°、0.065°,显示改进后的灵敏度矩阵方法的失调量求解准确度大幅优于传统方法。最终,采用改进方法对望远镜进行装调,得到了轴上视场波像差(均方根值RMS)为0.056λ(λ=632.8nm),边缘视场波像差RMS均优于0.1λ的良好装调结果。得到的结果满足设计要求。

摘要：为了提高光谱偏振调制器的探测精度,提出了光谱偏振调制器的高精度装调方法。首先,分析了光谱偏振调制器的调制原理,提出了采用三片多级相位延迟器加线偏振器的装调方案;然后,建立了调制器装调的数理模型,设计了校准多级相位延迟器的厚度;最后,对成像过程进行了计算机仿真实验验证,并模拟了成像系统的装调过程。结果表明:利用该方法能够灵敏检测偏振器件间的微小相对旋转角度误差,可实现调制器的高精度装调,在输入本文设定的校准光谱条件下,绝对精度可达0.2°。该方法保留了传统光谱调制器充分利用通道带宽的优势,保证了复原光谱的分辨率,为强度调制型光谱偏振成像系统的精密装调提供了一定的理论参考。

摘要：针对光谱成像仪CCD器件温度过高产生的热噪声和暗电流会导致成像质量下降,对CCD组件进行了稳态/瞬态热分析。采用有限元数值分析方法,建立了CCD组件传热的数值模型。根据CCD组件的结构特点和导热路径,应用有限元热分析软件IDEAS-TMG建立了有限元热分析模型,在给定温度边界条件下对CCD组件进行了稳态和瞬态仿真分析。给出了CCD组件的热响应性能、组件中关键部件的稳态温度分布云图以及随时间变化的瞬态温度曲线。稳态分析结果表明,CCD器件工作过程中的平均温度水平为27.1℃;瞬态分析结果表明CCD器件在工作时的升温速率为2.5℃/min,最高温度为37.8℃。验证试验结果与数值分析结果吻合较好,验证了数值分析的正确性和温度预示的有效性。稳态试验过程中CCD器件的温度为26.8℃,瞬态试验过程中温升速率为2.4℃/min。所获得的稳态和瞬态分析结果能够满足热控指标要求,为提高CCD组件的可靠性和热设计优化提供了理论依据。

摘要：针对某离轴三反空间相机研制任务,基于铝基复合材料———硼铝合金(TiB2/Al),采用了适合中、小型空间相机的薄壁框架式主结构形式,进行了相机主支撑结构设计。通过对整机进行有限元建模,以及固有模态、静力学、动力学、光机热集成分析,优化了相机结构设计,使得相机整机基频>85Hz,在±10℃均匀温度变化和1g重力耦合作用下,光学元件的面形精度仍符合光学设计要求。最终工程分析结果表明:相机的薄壁框架式主结构设计是合理的,整机结构一阶频率高,抗重力变形能力、抗振性能及抗热变形能力均能满足相机总体设计指标要求,与卫星平台的双脚架柔节机械接口能够有效抑制卫星平台的结构变形对相机主结构的扭曲作用。

摘要：提出了应用普通光学玻璃,通过折射方式,完成0.4到2.5μm宽波段转像镜设计的方法。推导了基于PWC法的三胶合透镜初始解求取公式,并以此为基础合理选择材料,完成了F数等于10,放大倍率-1.5的转像系统设计,系统传递函数在各自要求的空间频率处接近衍射极限。

摘要：为保证光谱仪能够获取到有效太阳光谱数据,要求搭载光谱仪的二维转台能够长时间高精度跟踪太阳,而跟踪太阳的前提是转台实现精准指向,使太阳进入导行镜的有效视场。根据从卫星接收的太阳矢量和姿态数据对安装误差进行修正,计算修正后转台指向的参考值,并确保指向误差小于1°。在转台各个基准立方镜上建立坐标系,采用坐标变换法建立了对日指向的数学模型,通过运动学反解给出转台调整角度与轨道坐标系下太阳矢量的解析关系。然后,结合光谱仪的在轨运动形式,对其工作过程中的主要误差来源进行分析,并在MatLab平台上搭建基于蒙特卡罗法的指向误差模型。仿真结果表明指向误差优于0.35°。最后,在地面开展太阳指向模拟实验,测得春分轨道下指向误差低于0.16°,满足导行镜捕获视场需求。实验结果验证了数学模型的正确性及有效性,同时为光谱仪在轨工作提供了设计参考。

摘要：为了提高扫描反射镜转角检测系统的测角范围,建立了基于一字线激光器和线阵CCD的高精度非接触式扫描镜角度检测系统。介绍了检测系统的结构和工作原理,该系统根据激光光斑在CCD上的位置计算扫描反射镜的转角,并利用特殊设计的阵列反射镜增大测角范围。为了降低对加工及装调精度的要求,对系统进行了误差分析,给出了采用多项式拟合法进行角度测量的理论依据。讨论了影响系统检测精度的一系列误差源,计算了系统测量的总误差。最后进行了相关的测量实验。实验结果表明:系统的检测系统分辨率为2.5″,测角范围为11°,测角精度可达3″,可以满足扫描反射镜对角度测量系统提出的高精度、非接触、大测角范围的要求。

摘要：为了满足航天有效载荷轻型化、高比强度、高比模量的要求,分析了航天有效载荷支撑结构常用工程材料的优缺点;阐述了碳/环氧复合材料在航天有效载荷承力支撑结构中应用的可行性;介绍了该材料在航天有效载荷中的实际工程应用及相关设计方法。用优化设计后的碳/环氧复合材料支撑机构支撑80kg重的有效载荷,在正弦振动和随机振动试验过程中碳纤支撑座没有发生破坏,而质量相对于铝合金结构降低了近30%。结果表明,碳/环氧复合材料应用于航天有效载荷支撑结构中是可行的。