月基对地观测极紫外相机光机结构设计

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月基极紫外相机光机结构设计

ｆｏｔｅｐｏｅｓｏａｅｌｅｌｕｃｉｇｒｉｃａｇｓｆｏｅｒｈＳｔｏ，ｍｏｎｌｎｉｇ，ａｄｔｅｒｍｈｒｃｓｆｓｔｌｔａｎｈｎ，ｏｂｔｈｎｅｒｍａｔｏｍｏｎＳｉｏａｄｎｎｈ
ＣｉｅｅａｅｆＳｉｎｅ，ｈｎｃｕ３０３ＣｉａｈｎｓｄｍｙｏｃｅｃｓＣａｇｈｎ１０３，ｈｎ）Ａｃ
＊Ｃ０ｊｓｒ０ｒ８ｇａｔｏＥ－ｉ：００１ｕｈｒ，ｍａｌｗｚ７６１＠１６ｃｍ２．ａ
月基极紫外相机光机结构设计
王智，李朝辉
（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１０３）３０３
摘要：了对地球等离子体层产生的３．ｍ辐射进行全方位的长期监视和观测，制了月基极紫外相机。相机主体采为Ｏ４ｎ研用多层膜单反射镜光学系统以及３．ｍ球面光子探测器的结构形式，踪机构采用俯仰一位模式，步进电机驱动Ｏ４ｎ跟方由实现对地球的捕获。针对卫星发射、月变轨、表着陆过程中的振动冲击以及月表残酷的温度环境，基极紫外相机地月月的光机结构设计考虑了环境（学、度）应性，限元分析结果表明，机结构在整机质量＜１条件下，阶谐振力温适有光５一频率为４，；动机构在一５～＋８９３Ｈｚ运ＯＯ℃ 运转自如；５ ℃ 均匀温降载荷作用下反射镜面形精度Ｒ在ＯＭＳ值为１．４３４ｎ＜１ｍ）满足相机的技术指标要求。ｍ（４ｎ，

月基极紫外相机多层膜反射镜

根据砹ＪＶ波段选择材料的基本原则，将Ｓｉ，Ａ１，Ｃ，
ＳｉＣ，１３４Ｃ，Ｍｏ，Ｍｇ，ＭｇｚＳｉ等作为镀制ＥＵＶ多层膜反射镜
关键词
极紫外；多层膜反射镜；磁控溅射；反射率；等离子体层
文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１３）０１ — ０２８３ — ０４
中图分类号：ＴＨ７４
ｎｍ。由于Ｈｅ３０．４ｉｌｍ辐射机理简单，辐射强度大，通常被
选为观测谱线，对其进行光学探测。２ｏ世纪６Ｏ年代，ＤｏｎＣａｒｐｅｎｔｅｒ研究ＶＬＦｗｈｉｓｔｌｅｒ现象时发现了ＰＬＳ。从那时到现在，发达国家如美国、日本等对
第３３卷，第１期２０１３年１月
光Байду номын сангаас
ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．１，ｐｐ２８３ — ２８６
中国对ＰＬＳ的研究起步较晚，但是我国正在进行的探月
引言
地球等离子层（ＰＬＳ）处于电离层之上，从其边缘向外延
工程二期将会发射月球车勘察月球，开展科学研究。这使我们有机会从月球上对ＰＬＳ整体实施成像观测。月一地平均距离约为３８万公里，月球地质构造稳定，基本无大气，拥有无磁场、高真空、弱重力等优势口 “ ］，是观测ＰＬＳ的理想场

月基极紫外相机跟踪转台设计与刚度分析

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｅｘｔｒｅｍｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｃａｍｅｒａ（ＥＵＶＣ）ｉｎｌｕｎａｒｌａｎｄｉｎｇｔａｓｋ，ｉｔｉｓｎｅｅｅｓ —
的关键部件，对影响其刚度特性的Ｕ形支架、轴系、蜗轮蜗杆传动机构进行了优化设计。为了准确评估二维转台的力学特性，考虑轴系与蜗轮副的间隙，采用间隙元理论代替耦合点约束建模分析，其基频为３１．１Ｈｚ。对力学模拟样机的力学特征扫描试
ｓａｒｙｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｅｐａｎａｌｙｓｉｓｏｒｆｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔＣａｍｅｒａ．Ｔｈｅｔｗｏ — ａｘｉｓｔｒａｃｋｉｎｇｐｌａｆｏｔｒｍｉｓｔｈｅｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｔｈａｔｉｎｌｕｆｅｎｃｅｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃａｍｅｒａ．ＴｈｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＵ— ｓｈａｐｅｓｕｐｐｏｒｔｅｒ，ｔｈｅｓｈａｆｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｗｏｒｌｎｇｅａｉｎｒｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｈａｔｉｎｌｕｆｅｎｃｅｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃａｍ— ｅｒａｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｒａｃｋｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｓａｐｐｌｉｅｄ，ｗｈｉｃｈａｄｏｐｔｓｔｈｅｇａｐｅｌｅｍｅｎｔｔｈｅｏｒｙｔｏｒｅｐｌａｃｅｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｐｏｉｎｔｒｅｓｔｉｃｒｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ；ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｎａｔｕｒａｌｒｅｆｑｕｅｎｃｙｉｓ３１．１Ｈｚ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅＥＵＶＣｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｒｅｆｑｕｅｎｃｙｏｆ２８．８Ｈｚｆｒｏｍｔｈｅｖｉ — ｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｇａｐｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇｃａｎｔｒｕｌｙｄｅｓｃｉｂｒｅｔｈｅ２－ａｘｉｓｔｒａｃｋｉｎｇｐｌａｔｆｏｍ．ｒＴｈｅｓｉｎｅａｎｄｒａｎｄｏｍｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉＳｒｅａｓｏｎａｂｌｅ：ｔｈｅｎａｔｕｒａｌｒｅｆｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃ

月基极紫外相机反射镜与探测器间支撑结构

的相机重量条件下，反射镜相对于探测器的位置精度要求，设计并研制了基于ＣＦＲＰ（ｃａｒｂｏｎｉｆｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃ）的反射镜与探测器间的支撑结构，分析并试验验证了支撑结构的稳定性。首先，根据极紫外相机的光学系统，确定了反射镜与探测器间的支撑结构形式；然后，考虑相机重量及反射镜相对探测器的位置精度及稳定性要求，采用ＣＦＲＰ作为支撑结构的结构材料；分析
ｐｌａｓｔｉｃ（ＣＦＲＰ）；ａｎｄｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｔｒｉｎｇｓｔｕｃｒｔｕｒｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｄｗｉｔｈｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ
中图分类号：Ｖ４７６．３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０
Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎｒｅｌｅｆｃｔｉｏｎｍｉｒｒｏｒａｎｄｄｅｔｅｃｔｏｒｉｎｌｕｎａｒ．ｂａｓｅｄｅｘｔｒｅｍｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｃａｍｅｒａ
ｆｏｒｍｏｆｔｈｅｓｕｐｐｏｔｒｉｎｇｓｔｕｃｒｔｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎｒｅｌｆｅｃｔｉｏｎｍｉｒｏｒａｎｄｄｅｔｅｃｔｏｒｉｓｄｅｔｅｍｉｒｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｐｔｉｃｌａｓｙｓｔｅｍｏｆ

月基极紫外相机光机结构设计

月基极紫外相机光机结构设计王智;李朝辉【摘要】To monitor and research 30.4 nm radiation generated by the plasmasphere,a lunar-basedExtreme Ultraviolet(EUV)camera was developed.A multilayer mirror optical system and a 30.4 nmphoton counting detector were adopted as the main body of the camera,and a two-dimensional tracingmechanism drived by a stepping motor was used to trace the earth.Aim to the vibration and impactfrom the process of satellite launching,orbit changes from earth'S to moon'S,moon landing,and thecruel temperature environment of the moon.The optical-mechanical design of EUV camera gave a con-sideration to the environmental adaptability.After the optimization by finite element analysis,it showsthat the first order resonant frequency of the optical-mechanical structure iS 49.3 Hz with the massless than 15 kg,the motion mechanism operates freely within-50～+80℃,and the mirror surfaceaccuracy(RMS)is 13.44nm(<14 nm)under the load of uniform temperature drop of 50℃.Those results meet the technical requirements of the camera.%为了对地球等离子体层产生的30.4 nm辐射进行全方位的长期监视和观测,研制了月基极紫外相机.相机主体采用多层膜单反射镜光学系统以及30.4 nm球面光子探测器的结构形式,跟踪机构采用俯仰-方位模式,由步进电机驱动实现对地球的捕获.针对卫星发射、地月变轨、月表着陆过程中的振动冲击以及月表残酷的温度环境,月基极紫外相机的光机结构设计考虑了环境(力学、温度)适应性,有限元分析结果表明,光机结构在整机质量＜15 kg条件下,一阶谐振频率为49.3 Hz；运动机构在-50～+80℃运转自如；在50℃均匀温降载荷作用下反射镜面形精度RMS值为13.44nm(＜14 nm),满足相机的技术指标要求.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2011(019)010【总页数】7页(P2427-2433)【关键词】极紫外相机;光机结构;等离子体层【作者】王智;李朝辉【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】V476.31 引言地球等离子体层中粒子的显著特征之一是共振散射太阳光中的极紫外（EUV）辐射，其散射强度与散射点离子密度成正比。

月基地球等离子体层极紫外成像仪的光学设计

ｃｕｎｔｎｇｉｉｅｅｔ，ｔｅｅｔａｔａｏｅｉａｒｗａｅｉｄ．ｏｉｍａｎｇｄｔｃｏｒｈｘｒｍｅｕｌｒｖｉｌｔｍｇｅｓｄｓｇｎｅＴｈｅｒｙｔａｉｇｏｅｉｅｇａｒｃｎｆｄｓｇｎｄｅｒｍｅｕｌｒｖｏｅｍａｅｔｕｌｉｙｅｔｃｓａｓｒｏｍｅｘｔｅｔａｉｌｔｉｇｒｗｉｈｍｔｌｒｏｐｉｓｗａｌｏｐｅｆｒｄ．Ｒｅｕｔｈｏｔｔｔａｉｏｆａｓｌｓｓｗｈａｈｅｒｄｉ
测方法。
飞
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词：球等离子体层；紫外成像仪；基观测；学设计地极月光文献标识码：Ａｄｉ１．７８ＯＥ２１１０．０７ｏ：０３８／Ｐ．０１９９２５
中图分类号：ＴＨ７２Ｐ５６；３４
Ｏｐｉａｅｉｎｏｏｎｂｓｄｅｒｈ’ ｔｃｌｄｓｇｆｍｏ — ａｅａｔＳ
ｍｉｄ，ａｔｉｌｅｉ５，ａｇｕａｅｏｕｔｏｎｉ．１ｎｄｔｎｔａｅｐｉａｅｓｌｒｅｈａｎｅｎｄｉｓｆｅｄｏｆｖｉｗｓ１。ｎｌｒｒｓｌｉｓ０。ａｈｅｅｒｎｃｕｐｌｒａｉａｇｒｔｎ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｃｏｄｎｏｔｅ３．ｍａｉｔｏｒｐｒｉｓｏｈａｔＳｐａｍａｐｅｅｎｅｒｈ’ ｃｒｉｇｔｈ０４ｎｒｄａｉｎｐｏｅｔｆｔｅｅｒｈ’ ｌｓｓｈｒ，ａａｔＳｅｐａｍａｐｅｉｘｒｍｅｕｔａｉｌｔｉｇｎｅｈｄｂｓｄｏｈｏｎｗａｅｅｒｈｄｆｒｔｅｆｒｔｌｓｓｈｒｃｅｔｅｌｒｖｏｅｍａｉｇｍｔｏａｅｎｔｅｍｏｓｒｓａｃｅｏｈｉｓｔｅＴｈｅｈｉａａａｔｒｆｈｘｒｍｅｕｔａｉｌｔｉａｅｓｄｉｈｕａｕｆｃｒｅｅ — ｉ．ｍｅｔｃｎｃｌｐｒｍｅｅｓｏｅｅｔｅｌｖｏｅｇｒｕｅｎｔｅｌｎｒｓｒａｅｗｅｅｄｔｒｔｒｍ

多光谱相机高稳定性光机结构设计技术

多光谱相机高稳定性光机结构设计技术随着科技的不断进步和发展，物联网、人工智能、机器学习等技术的迅速发展，多光谱成像技术成为了远程检测和环境监测中的一种非常有用的工具。

近年来，多光谱相机的应用不断扩大，例如在地质勘探、气象预测、环境污染监测、农业生产等领域中得到了广泛的应用。

但是，多光谱相机的应用还面临着很多挑战，其中之一就是光机结构的设计技术，这直接关系到多光谱相机的成像质量和稳定性。

因此，本篇论文将从多光谱相机高稳定性光机结构设计技术的角度探讨多光谱相机的应用以及关键技术。

一、多光谱相机的应用多光谱相机是一种通过捕捉不同波长的光谱图像来获取关于物体主要属性的图像。

与单色相机不同，多光谱相机包括多个图像传感器，可以为每个波长段捕捉一个图像。

所以，通过多光谱相机对图像进行处理，可以获得更多的物体信息，帮助我们更好、更准确地了解并判断物体的状态。

例如，多光谱相机可以用于环境污染监测，如检测海洋中水的浊度和颜色，评估空气中的微粒子和化学物质。

在农业生产中，多光谱相机可以用于监测作物状态、土壤含水量和肥料的运输过程。

特别是在地质勘探和气象预测方面，多光谱相机被广泛使用。

应用多光谱相机技术，在井深达10,000公尺，地下水域、极地、大洋中，便能够准确掌握地球的物质成分及移动规律。

二、多光谱相机光机结构的设计技术不可否认的是，光机结构是多光谱相机实现高稳定性成像的关键之一，它涉及到系统的光学性能和机械结构方面的设计，并与传感器的特性密切相互作用。

多光谱相机的光学系统通常具有两个主要的光学元件：分光器和滤波器。

分光器可以分离多光谱光谱的波长，而滤波器则可以去除不需要的光线，如红外光线。

多光谱相机的光学系统需要保证的是比较高的光谱分辨率、波长覆盖范围和信噪比。

为了设计高稳定性的多光谱相机光机结构，需要从以下几个方面进行考虑：1.光路设计：光路的设计是多光谱相机结构的一个重要因素，必须通向每个光学元件，并且每个元件的具体位置必须能够满足光学要求。

月基极紫外相机指向机构控制系统

收稿日期:2017-10-19;修订日期:2017-11-29基金项目:(61108066)作者简介:(1980-),,,,,。

Email:yut@第47卷第3期红外与激光工程2018年3月Infrared and Laser Engineering月基极紫外相机指向机构控制系统于涛(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)摘要:为了保证月基极紫外相机能够准确地对地指向，实现对地球周围等离子体层产生的30.4nm辐射进行全方位、长期的观测研究，设计并研制了指向机构控制系统。

首先介绍了指向机构控制系统的构成及工作原理；其次对系统的关键模块进行详细设计；然后提出了一种基于霍尔传感器定位的控制算法；最后对系统的误差源进行详细分析。

误差计算和月球表面工作的结果表明：基于霍尔传感器定位的控制算法正确、有效，指向机构控制系统对地指向的控制误差≤0.1°，满足极紫外相机技术指标要求。

关键词:极紫外相机；对地指向控制；霍尔传感器；指向机构中图分类号:V443.5文献标志码:ADOI :10.3788/IRLA201847.0318002Control system of pointing mechanism for lunar basedextreme ultraviolet cameraYu Tao(Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China)Abstract:In order to ensure that the extreme ultraviolet camera can point the earth exactly,monitor and research 30.4nm radiation generated by the earth plasmasphere roundly and chronically,the control system of pointing mechanism was designed and developed.Firstly,the structure and the operating principle of control system were introduced.Secondly,the key modules of control system were designed in detail.Then,a control algorithm based on Hall sensor positioning was presented.Finally,the error sources of control system were analyzed in detail.The results of calculated errors and the work on lunar indicate that the control algorithm based on Hall sensor positioning is correct and effective,the control error of pointing mechanism is no larger than 0.1°and satisfies the requirement of extreme ultraviolet camera technical indexes.Key words:extreme ultraviolet camera;pointing earth control;Hall sensor;pointing mechanism0引言2~7RE(RE 6378.5km,),,,。

月基地球等离子体层极紫外成像仪的光学设计

月基地球等离子体层极紫外成像仪的光学设计陈波;何飞【摘要】According to the 30. 4 nm radiation properties of the earth' s plasmasphere, an earth' s plasmaspheric extreme ultraviolet imaging method based on the moon was researched for the first time. The technical parameters of the extreme ultraviolet imager used in the lunar surface were determined, and its field of view is 15°, angular resolution is 0. 1° and the entrance pupil area is larger than 70 cm2. By combining a single spherical multilayer mirror and a spherical microchannel plate photon counting imaging detector, the extrame ultraviolet imager was designed. The ray tracing of designed extreme ultraviolet imager with multilayer optics was also performed. Results show that the radii of the blur spots are 0. 210, 0. 204, 0. 204, and 0. 207 mm respectively at 0,3,5, and 7. 5°, which are basically identical at different field of views. In woking on the lunar surface, the imager has a visionscope of 15. 0 Re to cover the main body of the earth's plasmasphere and a spatial resolution of 0. 10 RE that can reveal the main details of the earth' s plasmasphere. It provides a high quality imaging method for the observation of earths plasmasphere.%依据地球等离子体层在30.4 nm的辐射特性,首次以月球为观测点进行地球等离子体层极紫外波段成像观测方法研究.确定了在月球表面使用的极紫外成像仪的技术参数,给出了视场角为15°、角分辨率为0.1°、入瞳面积＞70 cm2的极紫外成像仪的结构形式,采用单球面多层膜反射镜与球面微通道板光子计数成像探测器相结合的方式设计了极紫外成像仪.对设计的极紫外多层膜光学系统成像仪进行光线追迹,弥散斑半径分别为0.210 mm(0°视场)、0.204 mm(3°视场)、0.204 mm(5°视场)、0.207 mm(7.5°视场),对应的角分辨率为0.08°,弥散斑在不同视场角度基本均匀,其结果满足设计要求.该仪器可在月球表面工作,获得视场范围为15.0 RE,覆盖地球等离子体层主要区域,空间分辨率为0.10 RE,可以很好地观测到地球等离子体层主要细节,为从外部进行地球等离子体层观测提供了一种高质量的成像观测方法.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2011(019)009【总页数】6页(P2057-2062)【关键词】地球等离子体层;极紫外成像仪;月基观测;光学设计【作者】陈波;何飞【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TH762;P3541 引言地球等离子体层作为近地空间的重要组成部分，存在于2．0～8．0RE（RE＝6378km，代表地球半径）的空间范围内，其分布和变化对内部的电离层以及大气层有很大的影响，而其结构形式、辐射特性以及分布的变化对近地空间环境亦有重要的影响。

极紫外相机电控单元检测系统的设计与实现

ｅｏｎｔｒｏｌｕｎｉｔａｎｄｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉＳａｃｃｕｒａｔｅ。ａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓａｒｅ
ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｕｎｉｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｌｕｎａｒ — ｂａｓｅｄｅｘｔｒｅｍｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｃａｍｅｒａ
ｔｒｅｍｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｃａｍｅｒａ，ａｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｉｓｓｙｓｔｅｍａｄｏｐｔｓＦＰＧＡａｓｐｒｏ — ｅｅｓｓｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｃｏｒｅ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｔｈｒｏｕｇｈＵＳＢｂｕｓ．
ＷＡＮＧＹｏｎｇ — ｃｈｅｎｇ
ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，（ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，
Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，

月基对地观测极紫外相机光机结构设计

ｔａｈｅｓｒｔｒｆｔｅｌｃｏａｔｉｈｒｇｄｔｎｄｆｎｔｂｉｔｈｔｔｔｕｅｏｒｆｅｔｒｈｓｂｏｈｈｇｉｉａｅｓａｌｙ；ｔｅｓｒａｅａｃｒｃｆｔｅｒｆｅｔｒｍｅｔｕｃｈｅｉｙｉｉｈＨｆｅｃｕａｙｏｈｅｃｏｅｓｌ
统选材合理，焦平面稳定性好，射镜支撑结构合理，面面形在 △ ＝５Ｃ降载荷下 ≤１ｍ；维转动机构动态刚度较高，反镜０ｏ温４ｎ二结构紧凑，机重量 ≤１，要求的温度变化范围内运转正常。整６在
面探测器组成光学系统，视场角１。空间角分辨率小于０１；４，．。采用地平式二维转动机构以实现对成像镜筒组件俯仰、方位的调
整，证对地球的瞄准和跟踪。重点对主反射镜支撑结构和转动机构给出了较为详细的设计。有限元分析和试验表明，机系保光
ｔｅａｍｉｇａｄｔａｋｎｆｔｅａｐｒｔｓｔｈｅｅｒｈｗｉｏｎｉｇａｃｒｃｅｔｒｔａ１．Ｔｈｔｕｃｕｅｄｓｇｆｈｉｎｎｒｃｉｇｏｈｐａａｕｏｔａｔｐｉｔｎｃｕａｙｂｔｈｎ０．ｔｈｅＯｅｓｒｔｒｅｉｎｏ
ＬｈａｈｕｉＺｏｉ
（ｈｎｃｕｓｔｔｏｐ＆，ＦｎｅｈｎｓｎｈｓｓｈｎｓＡａｅｙｏＳｉｃｓＣａｇｈｎ１０３，ｈｎＣａｇｈｎＩｔｕｎｉｅｆＯｔｓｉＭｃａｉｄＰｙｉ，Ｃｉｅｃｄｍｃｎｅ，ｈｎｃｕ３０３Ｃｉｅｃａｃｅｆｅａ）

月基极紫外相机软件系统的设计与实现

第33卷第1期 2018年1月液晶与显示Chinese Journal of Liquid Crystals and DisplaysVol.33 No.1Jan. 2018文章编号：1007-2780(2018)01-0067-07月基极紫外相机软件系统的设计与实现于涛1，方新2荀显超3(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.空军参谋部，北京100843;3.空军航空大学航空基础学院基础部，吉林长春130000)摘要：为了保证月基极紫外相机圆满完成工程任务，实现对地球周围等离子体层的观测研究，设计并实现了极紫外相机软件系统。

首先，介绍了软件系统的构成及工作原理；其次，对软件系统的关键模块及工作模式进行详细设计；最后，对极紫外相机在月球表面长期探测的结果进行详细分析。

探测结果表明：软件系统实现了精准的对地跟踪，误差<0.1%高压控制到2 850 V时获得了高质量的图像数据，各功能及工作模式执行正确，各项性能测试结果满足极紫外相机技术指标要求，为极紫外相机在月球取得圆满成功的结果起到了重要作用。

关键词：极紫外相机；欠件系统；等离子体层中图分类号：V443 + .5 文献标识码：A doi： 10.3788/YJYXS20183301.0067Design and implement of extreme ultravioletcamera software systemY U T a o1,F A N G X i n2,X U N X ia n-c h a o3(.(Changchun Institute o f O p tics,Fine Mechanics and P h y s ic s,Chinese A cadem y o f Sciences ,Changchun130033? C h in a;2.A ir Force S t a f f o f the P eoples Liberation A rm y^B eijing100843 ?C h in a ;3.Basic Departm ent A v ia tio n U niversity o f A ir Force C hangchun130000C h in a)A bstract ：In o rd er to en su re that the lunar based e x t r e m e u ltraviolet cam era can finish the en gin eerin g task s a tis fa c to r ily, m o n it o r and research the earth p la s m a s p h e r e, the s o f t w a r e sy s t e m w a s design ed and im p le m e n te d. F ir s t ly, the stru ctu re and the op era tin g prin cip le o f s o ft w a r e s y s t e m w e r e in tr oduced. T h e n,the k e y m o d u le s and w o r k m o d e o f s o ft w a r e s y s t e m w e r e d esign ed in detail. Finally? the lo n g-t e r m e x p lo r a tio n resu lts o f e x t r e m e ultraviolet cam era based on lunar w e r e analyzed in detail. T h e e x p lo r a tio n results indicated that s o ft w a r e s y ste m c o u ld c o n t r o l th e e x t r e m e u ltraviolet cam era to track the earth e x a c tly and th e c o n t r o l error o f track in g m e c h a n ism w as no larger than 0.1°. In ad dit i o n, the lunar based e x t r e m e u ltrav iolet cam era ob ta in ed high quality im a g es w h e n th e h ig h-v o lta g e p o w e r su pplied o u tp u t 2 850 V and fin ish ed all f u n c tio n s and im p le m e n t the w o r k m o d e c orrectly. T h e p e r fo r m a n c e test results satisfied th e r eq u irem en ts o f e x t r e m e ultraviolet cam era tech nical indexes. T h e s o ft w a r e s y s te m p lays an im p o rta n t role f o r e x t r e m e ultraviolet cam era o n-lu n a r operation.K e y w o r d s:e x t r e m e u ltraviolet c a m e r a; s o ft w a r e s y s t e m；p la sm a sp h ere *收稿日期=2017-08-09 ;修订日期：2017-09-26.基金项目：国家自然科学基金（No.61108066)Supported by National Nature Foundation of ChinaCNo.61108066)* 通信联系人，E-mail:yut@68液晶与显示第33卷1引言地球磁层作为保护地球免受太阳活动影响的一道天然屏障，它的分布变化直接影响到人类大多数的航天活动以及无线电通讯等，目前主要通过监控等离子体层的结构及分布变化从而推导出地球磁层的变化情况。

基于碳纤维复合材料的月基极紫外相机照准架结构设计

基于碳纤维复合材料的月基极紫外相机照准架结构设计碳纤维复合材料因其优异的力学性能和轻质化特性而广泛应用于航空航天、汽车工业和体育器材等领域。

在月球探测任务中，由于环境的特殊性，对相机照准架的结构设计提出了更高的要求。

本文将基于碳纤维复合材料，对月基极紫外相机照准架的结构设计进行探讨。

1.引言月基极紫外相机照准架用于对夜空中的恒星进行观测，其主要功能是保持相机的稳定和精确瞄准目标。

在月球表面环境下，相机照准架需要具备轻量化、刚性高、耐腐蚀等特点，以适应恶劣的工作环境。

2.碳纤维复合材料的特性碳纤维复合材料以其高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能而闻名。

与传统金属材料相比，碳纤维复合材料具有更好的比强度和比刚度。

由于其轻质化的特性，可以降低照准架的重量，增加载荷能力。

3.照准架的结构设计照准架主要分为支撑结构、瞄准系统和防护系统三个部分。

碳纤维复合材料的应用可以在整个设计中起到优化结构和提高性能的作用。

-支撑结构：由碳纤维复合材料构成的支撑结构能够提供足够的刚性和稳定性。

照准架的结构设计应当考虑到抗弯和抗扭的能力，以保持照准的准确性。

碳纤维复合材料的高强度特性可以有效地避免变形和振动。

-瞄准系统：瞄准系统是照准架的核心部分，用于控制相机的移动和瞄准目标。

使用碳纤维复合材料制造瞄准系统的关键在于设计合适的连接件和传动机构，以确保相机的精确定位和稳定性。

-防护系统：防护系统用于保护相机和瞄准系统不受外部环境的影响，如尘埃、湿气和辐射等。

由碳纤维复合材料构成的防护罩可以有效地提供耐腐蚀和抗压能力，同时减少对整体重量的负担。

4.结论本文基于碳纤维复合材料的优异性能，对月基极紫外相机照准架的结构设计进行了探讨。

碳纤维复合材料的轻质化和高强度特性使其成为一种理想的材料选择。

未来的研究中，可以进一步优化设计，提高照准架的性能和可靠性。

极紫外相机电控单元的设计与实现

极紫外相机电控单元的设计与实现刘冰;王永成【摘要】In order to control and manage extreme ultraviolet camera,the electronic control unit based on FPGA is designed.This system adopts FPGA as processing and control core.It communicates with signal processing subsystem through RS-422 and receives science data with LVDS.It communi-cates with CPU through data bus.The radiation-hardened and cross backup redundancy design is adopted in order to improve the reliability of the system.The electronic control unit tests for extreme ultraviolet camera show that the function and performance of extreme ultraviolet camera are qualified. It plays an important role for extreme ultraviolet camera in-orbit operation.%为了实现对极紫外相机控制及管理功能，设计并实现了一种基于 FPGA 的电控单元。

该系统以 FPGA 为核心，经过 RS-422接口与信号处理子系统进行通讯，通过 LVDS 接口接收信号处理子系统发送的科学数据，与 CPU 之间通过数据总线进行通讯。

为了提高电控单元的可靠性，在设计过程中采用了抗辐照设计和交叉备份的冗余设计。

月基极紫外相机反射镜组件设计与分析

月基极紫外相机反射镜组件设计与分析李朝辉【摘要】In order to monitor changes in plasma density and distribution by imaging the Earth' s plasmasphere, an effective solution were presented. Its optical system consists a single spherical mirror and a spherical surface of MCP, which field is 14 degree and angular resolution is less than 0.1 degree.The structure of mirror supporter were designed and analyzed in some detail by finite element method.The vibration and thermal test have been carried out which showed that the support structure of the reflector has adequate enginfrequencies, stiffness and strength, and better space environmental adaptability with surface figure accuracy of 16nm.The imaging performance test showed that the optical system meets the requirements of EUV detection in the project of science goal of Chang E engineering.%探月工程有效载荷之一的极紫外相机,可以对地球的整个离子层进行成像观测.该相机光学系统视场角14°,空间角分辨率小于0.1°.其中,超光滑反射镜是成像系统的关键部件,因此重点对反射镜及其支撑结构给出了较为详细的设计,主要考虑要满足探月工程特殊的温度、力学环境条件要求.有限元分析和环境试验结果表明,反射镜组件在-30℃～+50℃温度范围内面形精度(RMS)小于16nm,且具有足够的刚度与强度,满足力学振动条件要求.实验表明,成像分辨率满足任务要求.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】5页(P14-17,20)【关键词】极紫外相机;月基;对地观测;反射镜支撑结构设计【作者】李朝辉【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033【正文语种】中文【中图分类】TP702探月工程有效载荷极紫外EUV（Extreme Ultraviolet）相机安放在月球着陆器上，通过二维精密跟踪转台完成对地球的对准指向，开展对地球整个等离子体层的成像观测，为科学家对磁暴研究提供离子层精细图像，对于地球空间环境研究具有重要意义。

基于碳纤维复合材料的月基极紫外相机照准架结构设计

第5卷　第6期2012年12月　中国光学 Chinese Optics Vol.5　No.6Dec.2012 收稿日期:2012⁃09⁃11;修订日期:2012⁃11⁃13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.61108066)文章编号　1674⁃2915(2012)06⁃0590⁃06基于碳纤维复合材料的月基极紫外相机照准架结构设计王　智(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033)摘要:为了减少月基极紫外相机的质量并保证相机的二维转动机构在卫星发射、地月变轨及月表着陆过程中受到大量级振动冲击以及月表超大温差环境下能正常工作,设计并研制了基于碳纤维复合材料(CFRP)的照准架结构。

首先,设计了基于金属材料和CFRP 的不同照准架结构,通过有限元法对不同材料的照准架进行分析对比,证明了CFRP 照准架的优越性。

温度和力学验证试验表明:基于CFRP 的照准架质量小于其它材料的照准架,其刚度和热稳定性能满足极紫外相机环境适应性的要求。

关　键　词:极紫外相机;碳纤维复合材料(CFRP );照准架;环境适应性中图分类号:V476.3 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20120506.0590Design of collimation frame structure for lunar⁃based extreme ultraviolet camera based on carbon fiber reinforced plasticsWANG Zhi(Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :wz 070611@Abstract :To lighten the weight of a lunar⁃based Extreme Ultraviolet(EUV)camera and to ensure the function of the collimation frame structure of the EUV camera under the conditions of the large level vibration caused by satellite launching,earth⁃moon orbit transfer,moon landing and the large temperature difference on the lunarsurface,a collimation frame structure based on Carbon Fiber Reinforced Plastics(CFRP)is designed.Firstly,different collimation frames are designed based on metal materials and the CFRP,and the superiority of the collimation frame based on the CFRP is verified by finite element analysis.Finally,the experiments on tem⁃peratures and mechanics are performed,and the experiment results show that CFRP collimation frame has a lighter weight and its stiffness and thermal stability meet the requirements of environmental adaptation.Key words :Extreme Ultraviolet(EUV)camera;Carbon Fiber Reinforced Plastics(CFRP);collimation frame;environmental adaptative capacity1　引　言对地球周围等离子体层结构和辐射特性的研究是“嫦娥三号”工程任务的一个重要科学目标,月基极紫外相机就是针对这一科学目标而研制的光学有效载荷。

月基极紫外相机反射镜组件的设计

月基极紫外相机反射镜组件的设计
杨亮;李朝辉;张立平;乔克
【期刊名称】《光子学报》
【年(卷),期】2012()11
【摘要】为了使月基极紫外相机反射镜组件在月球环境下具有良好的力学和热学稳定性,从而保证相机的成像质量,本文针对月基极紫外相机所处的严酷的力学和温度条件,设计了一种满足月球环境的反射镜组件结构.通过对反射镜组件有限元模型的重力分析、热载荷分析、动态刚度分析以及结构强度分析,结果表明反射镜组件的一阶谐振频率达到354Hz,在1g重力作用和ΔT=50℃均匀温变作用下镜面综合面形误差RMS值分别达到3.62nm和2.46nm,满足反射镜面形要求.最后,通过静力学面形检测、力学试验、温度适应性试验及成像分辨率测试,结果显示反射镜镜面面形精度RMS值优于14nm,反射镜组件的设计满足总体指标,验证了该方案的合理性.
【总页数】4页(P1321-1326)
【关键词】反射镜;柔性支撑;有限元;月基
【作者】杨亮;李朝辉;张立平;乔克
【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】V476.3
【相关文献】
1.月基极紫外相机多层膜反射镜 [J], 刘震;高劲松;陈波;王彤彤;王笑夷;申振峰;陈红
2.月基极紫外相机反射镜组件设计与分析 [J], 李朝辉
3.月基极紫外相机软件系统的设计与实现 [J], 于涛;方新;荀显超
4.月基极紫外相机跟踪转台设计与刚度分析 [J], 李朝辉;王忠素;胡庆龙;杨亮
5.月基极紫外相机反射镜与探测器间支撑结构 [J], 王智;王忠素
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月基极紫外相机多层膜反射镜

月基极紫外相机多层膜反射镜刘震;高劲松;陈波;王彤彤;王笑夷;申振峰;陈红【摘要】The EUV imager is used to observe the 30. 4 nm radiation of the earth's plasmasphere on the lunar surface. The 30. 4 nm multilayer is the key optical part of the imager. According to the technical parameters, the B4C/Mg, B4C/Mg2Si, B4C/Al, B4C/Si, Mo/Si and so on were chosen. The period thickness, ratio of the material and the number of the periods were optimized and the reflectivity of those multilayers were calculated. In consideration of the lunar enviro nment, the Mo/Si and the B4 C/Si multilayer were deposited by magnetron sputtering coating plant. The reflectivity of Mo/Si and B4C/Si multilayer at 30. 4 ran is 15. 3% and 22. 8% respectively.%月基极紫外相机用于月球表面对地球等离子体层辐射出的30.4 nm 谱线进行成像观测,多层膜反射镜是月基极紫外相机的重要光学元件.根据月基极紫外相机技术参数,选择了B4C/Mg,B4C/Mg2Si,B4C/Al,B4C/Si,Mo/Si等材料,对其周期厚度、材料比例、周期数等参数进行优化.计算了以上材料组合在30.4 nm的反射率曲线.考虑到月球环境的特殊性和材料的物理化学性质,从中选择出Mo/Si和B4C/Si两种组合,利用磁控溅射进行镀制.Mo/Si和B4C/Si多层膜在30.4 nm反射率分别达到15.3％和22.8％.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2013(033)001【总页数】4页(P283-286)【关键词】极紫外;多层膜反射镜;磁控溅射;反射率;等离子体层【作者】刘震;高劲松;陈波;王彤彤;王笑夷;申振峰;陈红【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TH74地球等离子层（PLS）处于电离层之上，从其边缘向外延伸到的环形区域，是内磁层多种耦合作用的核心部分。