作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
甚宽视场相机作为高分六号卫星的核心载荷,具备65.6°视场、862 km超大幅宽和8谱段成像能力。针对其自由曲面离轴四反光学系统的结构特点和任务需求,采用复合型多层隔热组件进行热隔离、高导热率石墨膜进行热疏导及分级热控等措施进行了热控设计,实现了光机结构的精密控温和高热耗/热流密度电子学设备的高效散热,并利用有限元分析软件UG12.0/Space thermal仿真分析了相机高、低温工况下的温度;通过对比热分析、热试验及卫星在轨遥测温度数据,验证了该热控方案的实际效果。在轨遥测数据显示:光机结构在轨温度水平为19.7~20.3 ℃,温度梯度最大不超过0.4 ℃,CMOS焦面组件每轨摄像12 min的情况下,温度波动在19~24 ℃,均满足热控指标要求,遥测数据与热分析及热试验结果偏差小于±0.5 ℃。表明该相机热设计正确可行,热分析及热试验过程合理可靠。
热控设计 甚宽视场相机 热平衡试验 在轨验证 thermal control design extra- wide field-of-view camera thermal balance test on-orbit validation 
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230187
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
Hα太阳空间望远镜具有对日光谱成像及全日面成像功能,具有多功能、高度集成化的特点。它位于卫星载荷舱内,在轨姿态多变,并且具有连续观测的工作模式,焦平面组件及电单机工作热环境苛刻,对热设计提出较高要求。通过星载一体化设计及相机结构合理布局,在卫星舱板靠近相机处预留辐射散热通道,合理设计散热面将工作热耗快速导出,保证各部组件温度满足指标要求。搭建热平衡试验平台,对高低温工况下的热分析和热平衡试验及在轨数据进行对比,同一工况下各电单机最大温差≤4 ℃,对热设计的正确性进行了验证。保证了Hα太阳空间望远镜在复杂空间环境下的正常工作,对此类空间太阳望远镜热控设计具有一定的借鉴意义。
热设计 有限元分析 热平衡试验 太阳空间望远镜 thermal design finite element analysis thermal equilibrium test solar space telescope 
红外与激光工程
2023, 52(1): 20221395
作者单位
摘要
1 西安交通大学 能源与动力工程学院 热流科学与工程教育部重点实验室,西安 710049
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 空天技术部,西安 710119
空间太阳观测光学载荷在轨期间需要对日定向长期工作,入射窗位于载荷最前端,直接面对太阳,工作环境十分恶劣,因此入射窗的设计尤为重要。首先对入射窗进行了光-机-热一体化太阳直射热流影响抑制的设计,然后研究了入射窗的热分析方法以评估其对太阳热流的抑制能力,并设计了专门的热平衡试验以验证设计的合理性与分析方法的正确性,最后对热分析数学模型进行了修正,修正后模型的分析结果与试验结果吻合良好。将修正后的模型用于预测入射窗组件的实际在轨温度水平,分析得到窗口玻璃的最高温度为26.3℃,同时主镜温度可以稳定控制在22±2℃,说明所设计的入射窗组件能够满足在轨使用需求并留有一定的余量。
空间太阳观测 隔热型入射窗组件 等效太阳辐射参数 太阳模拟器 热平衡试验 Space solar observatory Heat-rejecting entrance window assembly Equivalent solar radiation parameters Solar simulator Thermal balance test 
光子学报
2022, 51(4): 0412001
作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100094
某新型对地观测空间相机已随新技术试验星成功发射入轨。相机运行于低轨倾斜圆轨道为非太阳同步轨道,其面临的空间外热流变化非常复杂。为了保证相机在轨稳定工作,光学系统和承力结构需要具有较高的温度稳定性,低温红外探测器需要配备大功率制冷机。复杂的外热流环境和高稳定度的指标要求给热控系统的设计研制带来了极大的挑战。根据任务特点和需求,对热控研制任务展开了分析,提出了借助卫星平台姿态规避,间接辐射控温以及±X侧耦合散热面等热控措施。热平衡试验与在轨飞行实测数据表明,相机光学系统的温度水平保持在(18±2) ℃范围内,稳定度优于±0.3 ℃/轨,满足相机各项温度指标,证明相机热控设计方案合理可行,相机在轨工作条件良好。
空间红外相机 热控设计 热平衡试验 在轨验证 低轨倾斜圆轨道 space infrared camera thermal design thermal balance test in orbit test inclined-LEO orbit 
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200332
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院空间应用工程与技术中心,北京 100049
针对空间太阳望远镜工作时间长、工作环境苛刻的热特点,在极端工况条件下对空间太阳望远镜本体框架和导行镜进行热设计。通过在高低温工况下进行有限元仿真分析与热平衡试验,对本体框架和导行镜热分析与热平衡试验结果进行了对比,其温度均控制在22 ℃,并且同一工况下各组件的温度波动均小于1 ℃,验证了热设计的正确性。同时本体框架与导行镜有限元仿真与热平衡试验在高温工况下的功耗差为1.2 W,低温工况下的功耗差为0.8 W,仿真分析和热平衡试验吻合,分析正确有效,保证了望远镜在复杂工作条件下的正常工作,为提高空间太阳望远镜本体模块与对日追踪光学系统的可靠性与热设计优化提供了理论依据。
热设计 有限元仿真分析 热平衡试验 热功耗 空间太阳望远镜 thermal design finite element simulation analysis thermal equilibrium test thermal power consumption space solar telescope 
红外与激光工程
2021, 50(4): 20200294
作者单位
摘要
闽南师范大学 物理与信息工程学院, 福建 漳州 363000
在大小为5.80 mm×2.55 mm×0.50 mm的8芯陶瓷封装基板上分别共晶了8颗和4颗1.125 mm×1.125 mm(45 mil×45 mil)的倒装蓝光LED芯片,在4.15 mm×2.55 mm×0.50 mm的6芯基板上共晶了6颗和3颗同规格芯片。在部分样品芯片侧边涂围了高反射白墙胶,研究了涂覆白墙胶对器件光功率的影响。在部分涂围了白墙胶样品的芯片顶面涂覆荧光粉硅胶混合层制备了白光器件,研究了共晶芯片数及共晶位置对蓝光/白光器件光功率、光通量和色温的影响。结果表明,共晶芯片的数量(额定功率)与陶瓷基板面积的匹配程度、陶瓷基板热电分离金属层与芯片共晶位置的匹配度会显著影响陶瓷封装LED的发光性能。
陶瓷封装 金锡共晶 热平衡 热电分离 ceramic packaging gold tin eutectic thermal balance thermoelectric separation 
发光学报
2020, 41(11): 1421
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
天基空间望远镜探测器必须采用主动制冷方式以满足其噪声抑制需求.为此,采用热电制冷为核心技术,开展了探测器热电制冷器封装设计、热电制冷器热排散系统设计、热电制冷控制系统设计,并从抑制寄生漏热、降低热电制冷器热排散路径热阻两方面进行了优化,以减小热电制冷器输入功率及辐射散热面积.根据帕尔帖效应、焦耳效应、傅里叶效应,获得了净制冷量、热端散热热阻、热端边界温度等环境特性参数与热电制冷器输入电流、电压、功率等工作特性参数间的关系,并分析了制冷热负荷、热端散热热阻与热电制冷器输入功率间的敏感度.研制了望远镜鉴定产品,并开展了真空热平衡试验.试验结果表明系统设计合理有效,能够将探测器制冷至-75℃温度水平,稳定度可达到±0.2℃.基于环境条件及热电制冷器工作参数等试验数据,对比并修正了热分析模型.研究结果可为类似空间望远镜热电制冷系统的研制提供参考和借鉴.
空间望远镜 热电制冷 热设计 热平衡试验 Space based telescope Thermo electric cooler Thermal design Thermal vacuum and balance test 
光子学报
2020, 49(8): 0822001
作者单位
摘要
1 广东科技学院,东莞 523083
2 空军航空大学,吉林长春 130022
实时生成飞行器在飞行过程中的红外图像对于研究飞行器的红外特性具有重要意义。飞行器在飞行过程中,由于其飞行速度、高度、姿态等参数变化性较大,且机体本身容易受到环境、背景等辐射的影响,因此较难准确地仿真机体的温度场分布。由于飞行器机体温度场分布与飞机的运动状态密切相关,因此文中首先建立了决定其姿态和速度的控制模型,并对飞行器面源热平衡方程进行建模研究。然后,应用 CFD(Computational Fluid Dynamics)对飞行器的绝热壁温度场进行求解,并给出了机体绝热壁温度的高度简化算法。最后仿真了不同飞行器在不同波段、不同高度、不同速度下的红外图像。
红外图像 面源热平衡方程 绝热壁温度 IR image, surface heat balance equations, CFD, adi CFD 
红外技术
2020, 42(9): 863
申春梅 1,2于峰 1,2刘文凯 1,2
作者单位
摘要
1 北京空间机电研究所,北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室,北京 100094
某空间气体监测仪结构布局紧凑,在较小尺寸空间内交错布置有8个镜头组件、11台电子设备内热源和2个电机。内热源数量众多,工作时间长,与镜头控温要求差别大,且1个电机为二维转动热源,这些特点给热设计带来挑战。为有效解决热控难题,采用了多种设计思路组合。基于热管理思路对监测仪各部组件热行为进行系统管理,以节省热控资源;基于间接热控思路对所处热环境复杂的光学镜头组件进行控温,提高其控温精度和温度稳定度;对转动电机则进行辐射冷却,避免在传热路径中引入挠性转动环节,以提高热控系统可靠性;并基于结构热控一体化设计,在结构上充分保证热设计各项需求。热平衡试验结果表明:高低温工况下,监测仪各部组件温度均满足指标要求,且整个寿命周期内,光学镜头温度稳定度较高,同一工况下光学镜头最大温度波动在1 ℃以内,实现了多热源复杂工作机制下光学镜头的高精度精密热控。
空间遥感 热设计 热平衡试验 热管理 间接热控 space remote sensor thermal design thermal balance test thermal management indirect thermal control 
红外与激光工程
2020, 49(4): 0413007
作者单位
摘要
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
利用战略高空辐亮度代码(Strategic high-altitude radiance code, SHARC) 和通用大气辐射传输代码 (Combined atmospheric radiative transfer, CART) 模拟分析中高层大气临边红外辐射的算法适用范围。 通过模拟结果的对比,初步验证了CART临边模式的有效性。模拟结果表明,在主要的红外波段上,至少45 km以 下的平流层区域内临边红外辐亮度的计算都可以采取局域热力学平衡模式(Local thermodynamics equilibrium, LTE);不同的红外波段在不同的大气条件下,需要采用非局域热力学平衡模式 (Non-local thermodynamics equilibrium, non-LTE)的高度不同,其中15 μm波段在至少80 km的切点 高度以下都可以使用LTE模式模拟,但是对于CO2 4.3 μm带主导的3~5 μm波段和O3 9.6 μm带 主导的8~12 μm波段,在中间层的多数区域内就必须采用non-LTE模式。
大气光学 中高层大气 红外辐射 局域热平衡 非局域热平衡 atmospheric optics middle and upper atmosphere infrared radiation local thermodynamics equilibrium non-local thermodynamics equilibrium 
大气与环境光学学报
2019, 14(5): 337

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