广角极光成像仪滤光片的热设计及试验.docx

第22卷第11期2014年11月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.22No.11Nov.2014

文章编号1004-924X(2014)11-3019-09

广角极光成像仪滤光片的热设计及试验

杨化彬1,2,陈立恒1*,李义1,刘宏伟1,何飞1

(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)

摘要：针对广角极光成像仪对其光学系统温度的特殊需求，对成像仪使用的高温滤光片进行了热设计及相关试验。介绍了广角极光成像仪的光机结构，尤其是滤光片组件的结构。通过建立传导和辐射热阻的计算方程组，分析了由滤光片到镜筒整个换热路径中存在的热阻及其影响因素。然后，以影响热阻的因素作为设计变量，分析了影响镜筒温度的敏感变量。最后，提出了高温滤光片的热设计方案。真空验证试验表明：在高温和低温两种极端工况下，滤光片温度水平分别稳定在105.8℃和138.2℃,其控温准确度优于±2.5℃,控温稳定度优于0.75℃/min;反射镜组和探测器窗口温度水平和温差都满足热控指标。得到的结果显示，基于热阻和温度灵敏度分析的设计方法，能够快速明确影响热阻的敏感设计变量，减少设计过程的盲目性。空间高温滤光片的热设计满足了光学系统的要求，保证了广角极光成像仪滤光片组件与反射镜之间的温差。

关键词：广角极光成像仪；高温滤光片；极光观测；热阻；光学系统；灵敏度

中图分类号：V443.5;V416.5文献标识码：Adoi:10.3788/OPE3019

Thermaldesignandverificationoftransmissionfilterforwideangleauroraimager

YANGHua-bin1”2,CHENLi-heng1*,LIYi1,LIUHong-wei1,HEFei1

(1.ChangchunInstituteChineseAcademy

2.UniversityofChinese*Corresponding

ofOptics,FineMechanicsandPhysics,

ofSciences,Changchun130033,China;

AcademyofSciences,Beijing100039,China)

author,E-mail:chenliheng3@163.com

Abstract:AccordingtothedemandsofaWideAngleAuroraImager(WAAD)foritsopticalsystemintemperature,thethermaldesignandrelatedtestofahightemperaturetransmissionfilterintheimagerwereperformed.Theoptical-mechanicalstructureoftheimagerwasintroduced,especiallythetransmissionfiltercomponent.Then,basedonestablishingaequationsetforconductingandradiatingthermalresistance,thethermalresistanceanditseffectfactorsintheoverallheattransferpathfromthetransmissionfiltertoopticalbenchwereanalyzed.Furthermore,theeffectfactorsonthethermalresistanceweretakenasdesignvariablesandthesensitivevariablesonthebarreltemperaturewereanalyzed.Finally,thethermaldesignofthespaceopticalsystemwasimplemente