空間紅外傅立葉變換光譜探測儀動鏡鎖定裝置的製作方法
2023-10-28 22:56:57 2
專利名稱：空間紅外傅立葉變換光譜探測儀動鏡鎖定裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及空間光電儀器技術，具體指一種動鏡鎖定裝置，它應用於空間紅外傅立葉變換光譜探測儀，這種儀器用於衛星大氣遙感探測。
背景技術：
對於衛星大氣遙感探測儀，傳統的是濾光片式的，地球極軌軌道上，目前已逐漸被空間紅外傅立葉變換光譜探測儀所取代。例如歐洲的IASI和美國的CrIS都已是傅立葉變換光譜探測儀。地球靜止軌道上，美國的GOES-I至GOES-N是濾光片式的，但也將被新一代的傅立葉變換光譜探測儀，如歐洲的MTG所取代。傅立葉變換式光譜儀的特點是光譜解析度高很多。這種紅外傅立葉變換光譜儀都有運動的動鏡，作為光程差的調製部件。由於動鏡運動部件的精密度很高，此部件在發射和運輸時都需要鎖定。目前衛星上運動部件的鎖定裝置通常有爆炸螺栓，電磁鎖定和記憶金屬。爆炸螺栓是螺栓內裝了炸藥，衛星發射後在需要時引爆螺栓內的炸藥，將螺栓炸斷，脫開鎖定。一次性使用。這種鎖定不適合儀器內部鎖定，爆炸物會汙染儀器內部。電磁鎖定是利用電磁鐵吸住或等效吸住被鎖物體，解鎖是通過切斷電源完成的。電磁鎖定是可以反覆使用的。如果需要較大的鎖定行程和鎖定力，則電磁鐵的體積重量迅速增大。對於光譜儀的精密運動部件動鏡的鎖定不是很合適。動鏡這個精密部件就象一個精密裝校好的鐘擺，對它的鎖定要求是只能限制它的多個自由度，不能對它施加鎖定力。記憶金屬法是通過加熱特殊金屬， 產生熱變形，對運動件進行鎖定。IASI就是採用這種鎖定方法。目前國內還沒有這種大行程大推力的記憶金屬。本專利所提供的鎖定裝置是基於又一種原理的鎖定方法。它使用氣體壓力推動彈性元件使柱銷插入鎖定孔起到限定動鏡架的位置，從而達到鎖定目的。
發明內容
本發明的目的是提供一種空間紅外傅立葉變換光譜探測儀動鏡鎖定裝置。本發明的技術方案如下鎖定裝置方案如附圖1所示它的組成為波紋管式氣動元件1、氣動柱銷2、氣管 3、儲氣筒4、壓力傳感器5、電磁閥6、三通接頭7、通氣管8、管路支架9、固定法蘭10、放氣頭 11。鎖定裝置具有鎖定動鏡和解鎖的功能。鎖定裝置中，當高壓氣體充入後，氣動柱銷2伸出，插入到被鎖定件的孔中(見圖2)，被鎖定件鎖定。氣動柱銷2的底部較大，當柱銷被推出一定行程後，底部座落在固定架上，通過精確設計和製造，使得這時柱銷頭部剛好與鎖定孔配合。使得氣體的推力由固定架承受，而對動鏡運動架只起到限位的作用。在動鏡運動架上不同位置處設計有四個鎖定孔。這樣鎖定裝置能約束掉動鏡運動架的所有自由度。當放掉充入的高壓氣體，被鎖定件解鎖。儀器動鏡鎖定過程是將放氣頭11擰下，露出通氣管頭部，接上高壓氣源，電磁閥上電，高壓氣體通過通氣管8、三通接頭7、電磁閥6、儲氣筒4、氣管3到達氣動元件1，在氣體壓力的作用下，氣動柱銷向外伸出，插入到動鏡運動架的鎖定孔中，將動鏡運動架鎖定，鎖定完畢後，先撤掉電磁閥的電流，電磁閥關閉，然後撤掉高壓氣源，再擰上放氣頭11，壓力傳感器5用於監視氣體壓力；儀器動鏡解鎖過程是將電磁閥再次上電，電磁閥開啟，高壓氣體通過電磁閥6、三通接頭7、通氣管8、放氣頭11洩出，氣動元件1中的壓力釋放，氣動柱銷縮回，動鏡運動架解鎖。放氣頭11放氣時向四周圓對稱進行放氣，從而避免產生附加的反作用力，影響衛
星姿態。本發明的優點在於本鎖定裝置採用氣動鎖定方法。1)本鎖定裝置的鎖定執行器氣動元件體積小、重量輕，可使用在被鎖定物體周圍空間小，要求重量輕的場所，可同時安裝多個，這很適合於空間應用；2)本鎖定裝置鎖定時不對被鎖定物體施加鎖定力，只起到位置約束作用，很適合於精密運動件的鎖定；幻本鎖定裝置採用兩個電磁閥並用，使得解鎖可靠性成倍提高， 這對於空間使用的鎖定機構十分重要；4)本鎖定裝置使用儲氣筒解決系統的慢漏氣，並安裝上壓力傳感器監測壓力，使得在一定時期能確保鎖定系統處於所需的氣壓上，如有洩露， 能及時發現和補氣。這不影響空間儀器使用，因為鎖定儀器運動部件一般都是在發射過程中需要。
圖1 空間紅外傅立葉光譜探測儀的鎖定裝置；圖中1-氣動元件；2-氣動柱銷；3-氣管；4-儲氣筒；5-壓力傳感器；6-電磁閥；7-三通接頭；8-通氣管；9-管支架；10-固定法蘭；11-放氣頭。圖2 動鏡運動架鎖定原理。
具體實施例方式本發明的結構實例見圖1，它用於空間傅立葉變換光譜儀動鏡的鎖定。主要參數為氣動元件1直接21mm，長度24mm，氣動柱銷2行程4mm，充氣壓力^g/cm2。共用4個氣動元件，併合用一個儲氣筒4，儲氣筒部直徑52mm，高度66mm。每個氣動元件通過氣管3與儲氣筒接通。儲氣筒壓力通過傳感器5感知，壓力信號傳給衛星進行監控。儲氣筒的充放氣是通過兩個電磁閥6和通氣管8 (內徑3mm)進行的。電磁閥的控制電壓為MV，功率為 2W。給儲氣筒充氣，氣動柱銷伸出，實現鎖定。給儲氣筒放氣，實現解鎖。需要充氣時，將放氣頭11擰下，接上高壓氣源，電磁閥6通電使電磁閥開啟，進行充氣，等待20秒鐘，撤掉電磁閥的控制電壓，充氣完成。撤去高壓氣源，擰上放氣頭。需要放氣時，接上電磁閥MV電壓，持續半分鐘，儲氣筒中的高壓氣體通過電磁閥、通氣管和放氣頭洩出。使用兩個電磁閥並聯增加可靠性。
權利要求
1.一種空間紅外傅立葉變換光譜探測儀動鏡鎖定裝置，它由波紋管式氣動元件(1)、 氣動柱銷O)、氣管(3)、儲氣筒G)、壓力傳感器(5)、電磁閥(6)、三通接頭(7)、通氣管 (8)、管路支架(9)、固定法蘭(10)、放氣頭(11)組成，其特徵在於儀器動鏡鎖定過程是將放氣頭(11)擰下，露出通氣管頭部，接上高壓氣源，電磁閥上電，高壓氣體通過通氣管(8)、 三通接頭(7)、電磁閥(6)、儲氣筒、氣管(3)到達氣動元件(1)，在氣體壓力的作用下， 氣動柱銷向外伸出，插入到動鏡運動架的鎖定孔中，將動鏡運動架鎖定，鎖定完畢後，先撤掉電磁閥的電流，電磁閥關閉，然後撤掉高壓氣源，再擰上放氣頭(11)，壓力傳感器(5)用於監視氣體壓力；儀器動鏡解鎖過程是將電磁閥再次上電，電磁閥開啟，高壓氣體通過電磁閥(6)、三通接頭(7)、通氣管(8)、放氣頭(11)洩出，氣動元件(1)中的壓力釋放，氣動柱銷縮回，動鏡運動架解鎖。
2.根據權利要求1所述的空間紅外傅立葉變換光譜探測儀的動鏡鎖定裝置，其特徵在於所述的放氣頭(11)向四周圓對稱進行放氣，從而避免產生附加的反作用力，影響衛星姿態。
全文摘要
本發明公開了一種空間紅外傅立葉變換光譜探測儀動鏡鎖定裝置，它由波紋管式氣動元件、氣動柱銷、氣管、儲氣筒、壓力傳感器、電磁閥、三通接頭和放氣頭組成。鎖定裝置具有鎖定動鏡和解鎖的功能。鎖定裝置中，當高壓氣體充入後，氣動柱銷伸出，動鏡運動架鎖定。當放掉充入的高壓氣體，動鏡運動架被解鎖。
文檔編號G01J3/02GK102322952SQ20111023362
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者華建文, 張晨珺, 樊慶, 段娟 申請人:中國科學院上海技術物理研究所