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解决方案
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【定制解决】用于太空研究的高准直太阳模拟器,具有自动光束角度运动
发布:青岛森泉光电有限公司浏览次数:297【概述】
这个太阳模拟器是为一个*名的国*航天局开发的。该机构有一系列需要太阳能模拟的项目,当一个新项目出现了严格的要求时,他们联系Sciencetech提供一个高度*确的太阳能模拟系统。
客户需求
客户的一些成员有使用Sciencetech的高度准直太阳模拟器的经验。对于一个在发射前测试卫星传感器的新项目,他们需要一个更大、更*特的版本。于是咨询我们,需要一个在辐照度、准直角度和光谱匹配方面与太阳非常接近的太阳模拟器。
此外,他们希望自动化操作太阳模拟器在X, Y, Z和2个旋转角度。初步的讨论考虑了几个自动化实现和初步的工程分析,确定氙短弧灯的物理限制将使其非常具有挑战性,以满足所需的规格的准直和其他标准。Sciencetech确定了一种方法来实现重要的规格,并将其呈现给客户。指导方针和标准获得批准,Sciencetech开始了项目的设计。
【实验/设备条件】
规范
准直全角:0.69°内90%功率
目标尺寸:直径33cm
空间不均匀性:2.95% (A类)
时间不稳定性:1.5% (A类)
强度:1366 W/m²(AM0光谱匹配)
衰减强度:1.366 W/m²(衰减至0.1%)
输出方向:横向
【实验/操作方法】
系统构思与设计
光学设计结构
光源的光线追踪路径
在设计过程中,我们采用光学建模和数学分析相结合的方法,解决了如何制作一个目标面积大、光谱特定匹配、发散角接近太阳的高度均匀强光源的多方面挑战。
椭圆形的后反射器收集了大部分的灯发射,并聚焦到均匀的光导管中。该光导管通过全内反射引导光,许多反射用于混合光线,从而使输出更加均匀。一系列的透镜和转向镜用于将光引导到准直镜,准直镜反射光以形成近乎平行的光线,从而在目标平面产生高辐照度和低光束发散度。
太阳模拟器输出光谱与AM0光谱的关系 模拟目标区域上的辐照度分布
自动运动控制的机械设计
客户需要整个太阳模拟器在x、Y、Z 5个轴上的自动运动,以及2个旋转轴。此外,整个系统需要在洁净室内运行,因此需要隔离太阳模拟器的空气冷却系统。
为了符合这些目标,Sciencetech设计了自动化机械舞台和定制软件来满足这些自动化目标,并提供了*殊的冷却设计,仪表组件和外壳设计来满足这些需求。
机动运动系统被建立和测试,它的软件是在内部创建的。运动系统、外壳、软件和光学元件根据客户的规格完成了所有5个运动轴,并包括一个软件GUI,以方便控制。
太阳模拟器的移动系统可按照我们的机械工程师的设想在5个轴上提供整个太阳模拟器的自动运动
太阳模拟器系统的图纸,其中包括与ISO7兼容的无尘室外壳,并描述了从系统输出发出的高度准直的射线
原型设计和开发
高功率6.5千瓦氙弧灯是用作基础光源来模拟太阳辐射。采用空气质量过滤器对氙灯光谱进行改进,使其达到AM0光谱匹配标准。
辐照度降低到全功率的0.1%,几乎连续衰减,保持了空间均匀性、光谱匹配性和时间稳定性。
在短期、中期和长期测量时间稳定性,并满足A类规范。
我们在0.69°全角范围内实现了90%功率的高度准直。高准直提供了一个同样均匀的点在几个距离太阳模拟器输出。
30分钟内测得的辐照度的时间稳定性 太阳模拟器输出相对于准直角的辐射度测量
洁净室要求
整个系统密封在洁净室中使用,包括一个隔离的空气冷却系统,防止污染洁净室环境。整个系统符合ISO 5级洁净室标准。
【实验结果/结论】
测试与安装
与客户团队的频繁联系使Sciencetech的工程师能够对设计进行修改,以确保很好地过渡到客户,并帮助客户对他们订购的设备的功能获得信心。验收测试是与客户的工程师一起创建的,确保仪器在设备离开Sciencetech的那一刻能够在他们需要的参数范围内运行。硬件和软件的集成在用户的设施中完成,设备通过了认可的验收测试。
【仪器/耗材清单】
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