星敏感器瞬态热分析研究

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1、密级:硕士学位论文星敏感器瞬态热分析研究作者姓名：刘玉明指导教师：吴凡副研究员中国科学院光电技术研究所学位类别：工程硕士学科专业：机械工程研究所：中国科学院光电技术研究所二〇一五年三月IResearchofTheTransientThermalAnalysisofStarSensorsByLiuYumingADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementFort

2、hedegreeofMasterofMechanicalEngineeringTheInstituteOfOpticsandElectronicsMarch,2015II致谢致谢本论文是在我的导师吴凡副研究员的悉心指导下完成的，在攻读硕士学位期间，我也得到了许多老师、师兄弟、同学和亲朋好友们的关怀、帮助和支持，特在此向他们表示我最衷心的感谢！首先要特别感谢我的导师吴凡副研究员！他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从论文的选题、研究和定稿，吴老师给予了我很多的建议、

3、指导和帮助，他循循善诱和耐心的指导是本论文得以顺利完成的保障。这三年来他在学习和工作上给予我悉心指导和关心，从他那里学到的知识和做人的道理将使我终生受益。在此谨向吴老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。感谢实验室的刘恩海、周向东、田宏等老师在学习和工作上对我的培养和帮助；也谢谢他们为我们师兄弟们营造了一个舒适的学习环境。感谢研究生部的廖俊莉、胡琛、阮李力和朱文等老师，感谢他们这三年来在学习、生活以及工作等各方面给予的支持和帮助。感谢赵连军、蒲磊、孙健、何凯、夏校朋、廖育富、周锋、陈栋等师兄，他们是先行者，是学

4、习的榜样，谢谢他们对我这些年来的指导、帮助和照顾；感谢焦仲科、余聪、洪裕珍、王鑫、许伟伟等同届同学们，同你们一块学习和生活使得三年的研究生生活快乐而珍贵；感谢葛景全、彭章贤、赖积斌、王相如、颜坤、游迪、赵波等师弟们，他们是实验室的新鲜血液，让实验室充满活力；特别感谢李自怀师兄，感谢他在我复试时给我指点迷津。感谢中科院成都光电所2012级的全体同学们在生活和学习上对我的帮助，很高兴有机会同大家一起学习和工作，这三年和大家就像是生活在一个和睦的大家庭，这美好的三年时光是人生难忘的一次经历，也是人生的一种财富

5、。感谢罗玉飞、齐浩、刘永新、卢琳、黄菲等好朋友们，大家彼此关心，彼此照顾，共同学习，共同成长，我们一起经历风雨挫折，一起嘻哈玩乐，谢谢这一路上有你们的陪伴。在此还特别感谢给予我鼓励和帮助的姑妈刘玉英、姨妈周萱珍和叔叔李查保；以及无论是学习还是生活，不管是精神上，还是经济上给予我鼓励、支持和帮助的哥哥李小红。III星敏感器瞬态热分析研究非常感激他们，正是因为有他们谆谆教诲和无私的帮助，我才能在此完成我的学业。最后，我要感谢我的家人，首先要特别是我的爸爸妈妈，谢谢他们对我的养育之恩，他们对我源源不断的、无私

6、的爱和支持是我不断前进的动力；他们的教诲和鼓励使我敢于面对困难和挑战。其次要感谢我哥哥刘应明，他一直是我学习的榜样，经常给予我精神上和物质上的鼓励和支持；最后要感谢我的妻子邓东洋，感谢她在我茫然和困惑时给予我鼓励，使我有勇气继续前行；感谢她这么多年来的默默陪伴和守候；正因为她的理解与支持我才能安心顺利的完成研究生学习。再次感谢所有给予我鼓励支持帮助的所有人。刘玉明2015年3月IV摘要星敏感器精度的影响因素众多，温度是其中的重要因素之一，不仅会影响星敏感器光学系统的光学性能，也会影响它的电子学系统性能，

7、同时温度也是材料热力学性能的重要影响因素。因此为保证星敏感器各部分组件能工作在额定的工作温度区间，需要在实验设计时对其做温度场分布和热控设计研究。在国外星敏感器技术起步早，相关技术都比较成熟，一些公司为了研究星敏感器的热-力学、热-结构等的关系，而专门开发出一些分析设计软件；在国内，也有一些科研工作者对某些特定的相机或星敏感器做过相应的热分析，但都没有形成体系，在相关方面需要有进一步的研究。本文利用有限元法对某一星敏感器进行了瞬态热分析和热控设计研究。本文首先介绍了热力学的基本知识和热传递的三种基本方式

8、，根据有限元基本的原理给出了瞬态发热—导热—辐射问题的微分方程，并对有限元分析软件ANSYSWorkbench的功能特点做了简单介绍。其次，详细介绍了ANSYSWorkbench热分析的基本流程，建立了星敏感器的三维模型，对星敏感器的温度场分布情况进行了求解，并对求解结果做了进一步的分析。再次，介绍了星敏感器热控设计的背景知识，分析了热控设计的边界条件和内部热环境，提出了星敏感器热控设计的目标，分析了星敏感器的热阻网络模型，根据分析提出了四