【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及太陽模擬器光軸一致性技術，尤其涉及一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)。
技術介紹
1、太陽模擬器是一種利用人工光源、聚光系統(tǒng)、勻光系統(tǒng)和準直光學系統(tǒng)在室內地面模擬與太陽光譜分布相匹配、均勻、穩(wěn)定的光輻照的試驗或定標設備，實現太陽輻照度、太陽準直角、輻照穩(wěn)定性和均勻性等的真實模擬，可應用在太陽能電池檢測、航天器的熱平衡和熱控涂層特性實驗、遙感技術室內模擬太陽光譜輻照、同時也是衛(wèi)星控制系統(tǒng)中姿態(tài)測量關鍵部件——太陽敏感器研制中用于地面模擬試驗與標定的設備等。輻照不均勻度是太陽模擬器設計的重要指標之一，直接決定太陽模擬器的精度，決定輻照不均勻度的條件不僅在于太陽模擬器系統(tǒng)的設計，更取決于太陽模擬器光學系統(tǒng)的光軸一致性。太陽模擬器光軸標定系統(tǒng)用于太陽模擬器系統(tǒng)光軸的高精度標定，是提高太陽模擬器技術指標的必要步驟。
2、從目前的研究成果來看，對于太陽寬范圍輻照度調節(jié)、太陽光譜的模擬、太陽模擬器聚光系統(tǒng)等內部系統(tǒng)的改進，已經做的相對完善。但對于太陽模擬器系統(tǒng)光軸的高精度標定仍亟需解決。雖然傳統(tǒng)的太陽模擬器光軸標定方法，如自準直法，基于節(jié)點的光軸標定輔助方法，空間布局法等能夠實現太陽模擬器系統(tǒng)光軸的基礎標定，但是無法實現太陽模擬器技術指標之一的輻照不均勻度達到1%的要求，不能滿足目前對太陽模擬器輻照高均勻度的輻照需求，制約了航天等行業(yè)的發(fā)展。
3、為提高太陽模擬器光斑的均勻度，實現太陽模擬器出射光斑的輻照不均勻度達到1%的要求，需要一種面向太陽模擬器的高精度系統(tǒng)光軸標定方法，在不影響太陽準直角、不影響輻照穩(wěn)
技術實現思路
1、本專利技術提出一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，其目的是解決現有太陽模擬器系統(tǒng)光軸標定方法因精度不高導致的光斑輻照不均勻度無法達到所需要求的問題。
2、為實現此目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、設計一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，包括：ccd相機、相機支架、計算機、激光光源、五棱鏡、分光棱鏡、r軸旋轉平臺a、r軸旋轉平臺b、定軸發(fā)射鏡a、定軸反射鏡b、升降平臺；
4、為實現上述太陽模擬器光軸的高精度標定，所述ccd相機用于接收激光光源發(fā)出的光束；所述計算機用于控制ccd相機，在ccd相機中設置定位中心；所述相機支架用于支撐相機與分光棱鏡共面；所述的激光光源用于為ccd相機提供接收光束，將太陽模擬器光軸可視化；所述五棱鏡用于完成對激光的轉向，使定軸反射鏡a與定軸反射鏡b接收到激光光源發(fā)出的光束；所述分光棱鏡用于完成對激光的透射與轉向，使ccd相機接收到激光光源發(fā)出的光束；所述r軸旋轉平臺a用于控制五棱鏡的旋向，所述r軸旋轉平臺b用于控制分光棱鏡的旋向，使定軸反射鏡a與定軸反射鏡b都接收到激光光束；所述定軸反射鏡a與定軸反射鏡b用于反射接收到的激光光束，使激光光束原路返回；所述升降平臺用于放置并調整分光棱鏡與激光光源的高度位置，使分光棱鏡和激光光源與五棱鏡在同一平面；
5、所述太陽模擬器由氙燈光源、聚光系統(tǒng)、轉向反射鏡、勻光系統(tǒng)、準直光學系統(tǒng)組成，所述氙燈光源置于聚光系統(tǒng)下端，所述聚光系統(tǒng)置于轉向反射鏡下端，所述轉向反射鏡置于勻光系統(tǒng)后端，所述勻光系統(tǒng)置于準直光學系統(tǒng)后端；
6、所述五棱鏡放置并固定在r軸旋轉平臺a上；所述r軸旋轉平臺a與五棱鏡放置在勻光系統(tǒng)前端，準直光學系統(tǒng)后端；所述升降平臺放置在r軸旋轉平臺a旁側，在太陽模擬器系統(tǒng)右方，并于太陽模擬器無機械接觸；所述分光棱鏡放置在r軸旋轉平臺b上，正對五棱鏡，且在ccd相機的焦面位置；所述r軸旋轉平臺b放置在升降平臺上；所述激光光源放置在升降平臺上，且在分光棱鏡前方；所述ccd相機放置于相機支架上，正對分光棱鏡；所述定軸反射鏡a放置在所述準直光學系統(tǒng)前端；所述定軸反射鏡b放置在所述聚光系統(tǒng)上方；
7、進一步地，所述太陽模擬器系統(tǒng)的氙燈光源、聚光系統(tǒng)、轉向反射鏡、勻光系統(tǒng)、準直光學系統(tǒng)同光軸；所述太陽模擬器系統(tǒng)的氙燈光源、聚光系統(tǒng)、轉向反射鏡同光軸且處于同一平面x；所述太陽模擬器系統(tǒng)的轉向反射鏡、勻光系統(tǒng)、準直光學系統(tǒng)同光軸且處于同一平面y；平面x與平面y處于互相垂直方向；所述五棱鏡、分光棱鏡、激光光源、ccd相機處于平面y上；所述r軸旋轉平臺a放在所述五棱鏡下方，所述r軸旋轉平臺b放在所述分光棱鏡下方，所述相機支架放在所述ccd相機下方，所述升降平臺放置在所述r軸旋轉平臺b與激光光源下方；所述五棱鏡、分光棱鏡、激光光源同光軸；所述ccd相機與分光棱鏡同光軸，與激光光源光束出射方向成垂直方向；所述分光棱鏡內部斜面與五棱鏡、分光棱鏡、激光光源所在光軸成45°，且ccd相機能夠接收到由五棱鏡反射至分光棱鏡的激光光束；所述定軸反射鏡a的光軸與所述準直光學系統(tǒng)同光軸；所述定軸反射鏡b與所述聚光系統(tǒng)同光軸；
8、進一步地，根據光束通過所述準直光學系統(tǒng)后在規(guī)定距離輻照面內光斑照度最大值emax和光束通過準直鏡后在規(guī)定距離輻照面內光斑照度最小值emin計算太陽模擬光斑的輻照不均勻度公式ε，
9、
10、當，即實現太陽模擬器系統(tǒng)光軸的高精度標定。太陽模擬器系統(tǒng)光軸標定具體方法為：
11、在所述準直光學系統(tǒng)中，根據所述準直光學系統(tǒng)的物方焦距 fc、準直鏡片的厚度 t1、 t2、準直鏡片的間隔 d c、準直光學系統(tǒng)前焦面光線的高度 x3、準直光學系統(tǒng)前焦面光線的偏轉角度 α3、光束通過所述準直光學系統(tǒng)后達到規(guī)定距離輻照面光線的高度 x4、光束通過所述準直光學系統(tǒng)后到達規(guī)定距離輻照面光線的偏轉角度 α4，計算光束通過所述準直光學系統(tǒng)后，在規(guī)定工作距離處形成光斑的大小。
12、
13、然后，打開所述激光光源，激光光源發(fā)出的光束經過所述分光棱鏡與五棱鏡，激光光束穿過所述分光棱鏡之后，所述五棱鏡使激光光路實現直角折轉后通過所述準直光學系統(tǒng)，打在所述定軸反射鏡a上，所述定軸反射鏡a使激光原路返回，通過所述五棱鏡與分光棱鏡實現光路的兩次折轉，使激光光束被所述ccd相機接收到。所述計算機控制的ccd相機上設置有定位中心，返回的光束匯聚在所述ccd相機時，利用準直系統(tǒng)光軸的偏移角度θ1、激光光束在所述ccd相機上形成激光光斑的中心與ccd相機定位中心的距離 d1、激光光束在光軸標定系統(tǒng)中的等效光程 l三者的幾何關系，確定準直光學系統(tǒng)光軸的偏移程度。
14、
15、通過準直光學系統(tǒng)調整機構調整所述準直光學系統(tǒng)的位置，使激光光束在所述ccd相機上所成光斑與ccd相本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，其特征在于：
3.根據權利要求1所述的一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，其特征在于：
4.根據權利要求1所述的一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種面向太陽模擬器的光軸標定系統(tǒng)，其特征在于：
...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉石，楊建華，張杰瑞，陳思文，孟瑤，徐達，孫高飛，
申請(專利權)人：長春理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。