差分光谱仪是一种基于空间测量的精密光学仪器,整个寿命周期内对光机系统及探测器有较高的温度稳定性要求。为保证光路的精度,需要光学安装板 温度梯度小于2℃;为降低温度波动对信号的干扰,整轨温度波动要求小于2℃。光谱仪周边有多台载荷不同程度的遮挡,热环境复杂,给热控设计 带来较大困难。结合光谱仪热控需求及结构特点,详细分析了轨道外热流,采用对地面作为光学箱散热面、光学底板等温化设计、 以向阳面为电子学散热面、电子学箱与光学箱隔热等热控措施,实现了光谱仪高稳定性温控要求。热平衡试验与在轨数据表明, 光谱仪热控设计合理可行,能够满足在轨探测的温度指标。为后续型号光学遥感仪器高精度、高稳定的热控设计打下良好的基础。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪具备对地观测、太阳光光谱定标、卤素灯探测器自检三种工作模式, 所以需要三条相应的光学系统光路。为了使得光路得到充分利用,三条光学系统光路共用一部分光路,故设计太阳挡板活动部件、 光路切换活动部件和漫射板定标活动部件用于切换三条光路。 三个活动部件进行了部件寿命试验,而且整机进行了热真 空和热平衡试验,实验结果表明活动部件运行正常,活动部件满足寿命要求和环境适应要求。

联轴器是偏振成像仪转动部件的核心零件之一,在仪器中承担传递扭矩、保障转轮高精度运转的功能。仪器本身特性要求联轴器 具有较小的变形反作用力、长寿命以及较高的传动精度。针对特性要求,首先设计了一款平行线切割式联轴器,并针对联轴器工作 特性进行了相应的仿真分析;然后设计联轴器的相关性能验证实验,包括变形力测试、长寿命测试以及传动精度测试。测试结果显示; 在仪器装调误差范围内,联轴器变形力最大为10.75 N,满足仪器轴承固体润滑膜层使用要求; 40000次启停实验后传动能力无明显下降,且传动精度为4.684×10-5,满足仪器寿命末期的 力矩传递与运行精度要求,证明联轴器满足成像仪的寿命与性能要求。

ECRS分析法是取消、合并、重排和简化英文首字母的简称,该方法在工业工程中有着重要而广泛的应用。针对航天发射场光学载荷测试的特点, 在继承前期发射任务的基础和确保可靠性安全性的前提下,分析了测试流程之间的关系,使用ECRS进行流程优化工作,缩短了测试时间,增强了 测试发射能力。最后对发射场测试流程优化工作做了展望。

中国的大气环境污染形势严峻,地域性大气问题严重,以燃煤为主的火力发电厂、燃煤锅炉等是最主要的SO2、NOx排放源。 现行的燃煤烟气排放标准做了严格规定,从而对烟气连续排放在线监测技术提出更苛刻的要求。基于傅立叶变换红外光谱技术与 伴热式多次反射池技术,研究燃煤电厂SO2、NO污染气体超低浓度检测系统。针对SO2、NO的分子吸收光谱特征, 采用SiC作为光源,选择测量波段1900～2600 nm;采用傅立叶变换红外光谱技术对测量光谱进行处理,与现场两台设备的 测量数据进行分析, SO2、NO气体的相关性良好,满足超低排放烟气监测需求。

香味荧光笔在中小学生中应用很普遍,但尚不确定香味荧光笔是否有毒。为此,首次开展国产香味荧光笔挥发物检测实验研究。 采用固相微萃取-气相色谱-质谱(SPME-GC-MS)分析方法,对整支荧光笔及各拆解部件逐个进行挥发物检测,结果表明荧光笔气味 来自笔内墨水;在带香味的四种品牌迷你型荧光笔中,共计检测出了15种挥发物,各品牌均含有高毒物质丙烯腈以及禁止人为添加 物质乙苯。利用质子转移反应质谱在线监测方法,测量了荧光笔书写时纸张上方不同高度处的丙烯腈浓度,结果表明只要与纸张 保持20 cm以上距离,可以有效降低有毒成分对使用者的侵害。

为实现星载多角度偏振成像仪在环境模拟测试、装星测试等场合的检测要求,设计了一种具有多角度、 多光谱和偏振性能的测试光源。依据多角度偏振成像仪的工作原理及测试需求,开展了检校光源的设计, 完成的光源方案由29个多波段LED平行光管米字型排布构成。通过光学建模,分析了平行光管口径、 发散角及安装视场,并在辐亮度计算基础上,完成了LED选型及驱动设计,以及匀光扩散片、衰减片、 偏振片及退偏器等组件设计,实现了满足仪器多波段不同动态范围要求的均匀光斑照明及标 准偏振度源输出。最终检测结果表明,光源满足多视场点、多光谱、偏振特性测试要求,稳定 性优于99.2%,偏振度优于1%,重复安装精度优于1个像元；满足载荷辐射5%、偏振2%、 几何1像元的性能检测需求,以及通道切换功能监视等要求。

陕西位于西北内陆地区,是中国气候的敏感区,为准确认识其 上空的水云特征,利用MODIS的MYD06二级云产品数据,对陕西水云的概率分布、云顶高度、粒子有效半径、 光学厚度进行了统计分析。结果表明:(1) 水云概率分布显示出单峰结构,峰值出现在11月, 5月出现 概率最低。水云在秋季出现概率最高,春季出现概率最低。 (2) 7月和9月水云云顶高度的概率分布 会产生显著的变化,7月和8月的分布形态与其余各月有显著差别。水云云顶高度平均最大值出现在 春季的4～5月,最小值出现在冬季的12～2月。(3)水云的粒子有效半径在10月～次年5月, 分布形态相似,6～9月分布形态与之明显不同。水云粒子尺度平均最大值出现在夏季的6～8月, 最小值出现在秋季的11月。(4) 光学厚度在0～5之间的水云在10月～次年5月,出现概率最高, 峰值出现在12～2月; 6～9月光学厚度在5～10之间的水云出现概率最高, 峰值出现在7～8月。水云光学厚度最大值出现在秋季的9～11月,最小值出现在夏季的7～8月。

杂散光仿真分析是保证多角度偏振成像仪获取高精度偏振辐射数据的关键手段之一。根据仪器光学系统的自身特点,分析了杂散光的主要来源。 针对采用点源透过率法难以适用于大视场光学系统杂散光分析的问题,介绍了基于黑斑法原理进行杂散光仿真分析的方法。借助杂散光分析 软件LightTools,建立仪器的三维几何模型及光学属性,采用选定视场点反向光线追迹的方法仿真分析得到光机系统的视场外和视场内杂散光 系数。分析结果表明,杂散光主要来源于成像视场范围内,且中心视场受到的杂散光影响最大,杂散光系数为3.27%,达到了设计指标要求。 此外,采用近轴光线和实际光线正向追迹,模拟得到局部杂光和全局杂光的能量分布,为后期的图像杂散光校正研究提供了理论依据与指导。

大气主要温室气体检测仪采用HgCdTe探测器实现CO2温室气体干涉光谱数据探测,HgCdTe探测器工作温度对探测器性能具有重要影响。 针对HgCdTe探测器恒定低温下工作的需求,设计了温度采集电路与温控功率驱动电路,并以Actel公司反熔丝工艺FPGA作为主控单元, 结合PID算法,完成了星载HgCdTe探测器温控系统,实现了探测器在轨温度控制。实验及应用结果表明,控温精度优于±0.5℃, 控温稳定性优于±0.1℃/s,满足HgCdTe探测器在轨工作温度要求。

供配电是空间有效载荷的电子学“动力”。针对GF-5卫星某光学遥感设备的供配电设计进行了分析研究,其中包括保护电路设计、 浪涌抑制电路设计、切换电路设计、滤波电路设计、可靠性设计等。设计结果既符合相关规范要求,又结合自身特点进行了针对性设计, 通过了鉴定级试验和验收测试。可靠性高,已经在轨应用,具有较高的工程实用价值。