高分辨率遥感相机CCD器件精密热控制.pdf

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1、第35卷第4期航天返回与遥感2014年8月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING59高分辨率遥感相机CCD器件精密热控制鲁盼赵振明颜吟雪（北京空间机电研究所，北京100094）摘要针对某高分辨率空间遥感相机电荷耦合器件(Charge-CoupledDevice,CCD)体积小、功耗大但温度稳定性要求高的特点，提出了通过相机发送指令控制补偿加热回路通、断电对CCD器件进行温度控制的方法，并利用IDEAS-TMG软件进行了仿真分析，分别给出了无补偿功率、补偿功率为10W、12.5W、15W与17.5W这5种情况下CCD器件

2、的温度变化曲线。仿真分析结果表明：补偿功率为12.5W时CCD器件的温度波动最小，热设计结果满足各项温度指标。为了验证热设计的可靠性，焦面组件参加了整机的热平衡试验，得到了满意的结果。该设计方法对各类空间遥感相机高温度稳定性要求的CCD器件的热设计和热分析有一定的指导和借鉴作用。关键词遥感相机电荷耦合器件热控制热试验空间技术中图分类号:TN386.5文献标志码:A文章编号:1009-8518(2014)04-0059-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.04.008PreciseThermalControlo

3、fCCDinHighResolutionRemoteSensingCameraLUPanZHAOZhenmingYANYinxue（BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity,Beijing100094,China）AbstractThecharacteristicsofCharge-CoupledDevice（CCD）inhighresolutionspaceremotesensingcameraaresmallvolume,highheatproductivitybutlimitedtemper

4、aturefluctuation.Inthispaper,anewmethodisproposedtocontroltheCCD’stemperaturefluctuation,whichmeansthecamerasendsinstructiontocontrolthermalcompensatingcircuit.TheCCDsaresimulatedwiththesoftwareIDEAS-TMGandfiveresultsarepresented:nocompensativepower,10W,12.5W,15Wand17.5Wcomp

5、ensativepower.Throughthecam-erathermalbalancetest,thermalcontroleffectofthismethodhasbeenverified.TheanalysismethodcouldgivesomeguidanceandreferenceforotherspaceremotesensingcameraCCDthermalcontrol.Keywordsremotesensingcamera;Charge-CoupledDevice;thermalcontrol;thermaltest;s

6、pacetechnology0引言CCD器件具有自扫描、高分辨率以及输出噪声低、动态范围大、几何稳定性好等特点，被认为是可[1]见光成像、微光夜视等领域最有前途的探测器，作为空间遥感相机的关键部件，对于相机能否传输高[2]品质的图像起着至关重要的作用。CCD器件由于温度升高产生的暗电流会影响灵敏度和动态范围，相[3]关研究表明，温度每升高6~9℃，暗电流将增加到原来的两倍。随着空间遥感相机分辨率不断提高，CCD器件的功耗逐渐增大，同时对CCD器件的温度水平及温度稳定性要求逐渐提高，热设计难度也越收稿日期：2013-09-1360航天返回与遥感2

7、014年第35卷[4]来越大。常规的CCD器件控温方法是：当相机不开机时，控温仪首先将测温元件反馈的温度值与控温阈值进行比较，然后根据比较的结果对加热回路的通、断电进行比例控制，使CCD器件保持在控温阈值范围内；当相机开机后，CCD器件温度开始上升直至升高到控温阈值的上限后，控温仪控制加热回路断电，在相机开机至加热回路断电的这段时间里热量的积累使CCD器件的温度升高较快，温度波动超过温度稳定性要求。相对于其它遥感相机而言，高分辨率遥感相机的分辨率明显提高，因此对CCD器件的温控要求也更加苛刻。采用常规的控温方法已经不能满足高分辨率遥感相机对CC

8、D器件的精密热控的要求。本文以某高分辨率遥感相机为例，提出了通过相机发送指令控制补偿加热回路通、断电对CCD器件进行温度控制的方法。最终的热平衡试验验