星载差分吸收光谱仪热设计与试验研究

大气与环境光学学报 ›› 2015, Vol. 10 ›› Issue (6): 488-494.

星载差分吸收光谱仪热设计与试验研究

曾议¹, 桂利佳², 赵晓翔², 刘凤垒¹, 薛辉¹, 司福祺¹

（1.中国科学院安微光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽合肥 230031;
2.上海卫星工程研究所, 上海200240）

收稿日期:2014-10-20 修回日期:2014-11-11 出版日期:2015-11-28 发布日期:2015-11-12
通讯作者: 曾议 (1978-)，男，重庆人，副研究员，博士，主要从事环境光学, 星载光学传感器热设计、分析, CAE方向的研究。 E-mail:yzeng@aiofm.ac.cn
作者简介:曾议 (1978-)，男，重庆人，副研究员，博士，主要从事环境光学, 星载光学传感器热设计、分析, CAE方向的研究。
基金资助:
国家自然科学基金(41275037)、安徽省自然科学基金(1308085QF124)资助

Thermal Design and Experimental Investigation of Space Borne DOAS Instrument

ZENG Yi¹, GUI Lijia², ZHAO Xiaoxiang², LIU Fenglei¹, XUE Hui¹, SI Fuqi¹

（1.Key Laboratory of Environment Optics and Technology, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China;
2.Shanghai Institute of Satellite Engineering, Shanghai 200240, China）

Received:2014-10-20 Revised:2014-11-11 Published:2015-11-28 Online:2015-11-12

摘要/Abstract

摘要：

星载差分吸收光谱仪是一种高精度的空间光学遥感器，基于被动DOAS技术，利用成像光谱仪获取高光谱、高空间分辨率的光谱信息。载荷的温度水平、温度波动范围对仪器的正常工作与测量精度有较大影响，温控指标要求较高。由于光机结构紧凑复杂，且需兼顾光路系统的温度要求，导致局部散热成为整个系统中的难点。为满足探测器对温度环境的要求，本文针对仪器的结构布局特点及热耗分布情况，提出了被动热控为主，主动热控为辅的设计方案；利用I-DEAS/TMG热分析软件对光谱仪的在轨温度水平进行了仿真计算，得到典型工况下各散热环节的温度分布及温度波动情况。仪器进行了整机热平衡试验，验证了热设计的合理性，并将试验结果与热分析结果进行了对比。试验结果表明：光谱仪各部件温度均能够满足指标要求，热设计合理可行。

关键词: 空间遥感器, 差分吸收, 热设计, 热仿真, 热试验

Abstract:

A space-borne differential absorption spectrometer is a high precision aerospace optical remote sensor. Hyperspectral, high spatial resolution spectral information can be obtained by passive DOAS technology. The temperature of device has a greater impact on the instrument measurement accuracy. It leads to severe temperature target. Due to complex and compact structure, it is hard for the instrument’s heat dissipation. To meet the temperature requirement, a thermal control scheme is presented by comprehensively analyzing the structure and power distribution feature as well as the space heat flux at sun-synchronous orbit. Thermal analysis tool I-DEAS/TMG is utilized to compute temperature distribution and fluctuations in several typical operating conditions. The heat balance experiment has been carried out to verify the thermal design. Furthermore, comparison of the simulation results and experimental data indicates that the device temperature is under control and within the preferred range.

Key words: space borne remote sensor, DOAS, thermal design, thermal simulation, thermal experiment

中图分类号:

TH74

曾议桂利佳赵晓翔刘凤垒薛辉司福祺. 星载差分吸收光谱仪热设计与试验研究[J]. 大气与环境光学学报, 2015, 10(6): 488-494.

ZENG Yi, GUI Li-Jia, ZHAO Xiao-Xiang, LIU Feng-Lei, XUE Hui, SI Fu-Qi. Thermal Design and Experimental Investigation of Space Borne DOAS Instrument[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2015, 10(6): 488-494.

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