星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光路切换转动部件研究.docx

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1、星载大气痕量气体差分吸收光谱仪光路切换转动部件研究星载大气痕量气体差分吸收光谱仪通过测量地表或地球大气反射、散射的紫外光/可见光辐射,利用痕量气体的指纹吸收,可获得大气关键成分和污染物浓度的时空分布和变化的数据。由于空间环境会对载荷的表面和内部器件等产生一定影响,需要对其进行星上定标,主要包括利用太阳光进行光谱定标、辐射定标以及利用载荷内置卤钨灯进行坏像元检测。差分吸收光谱仪载荷通过光路切换转动部件实现对地球测量主光路与定标光路间的切换,完成星载差分吸收光谱仪的在轨定标。在轨运行的高分五号01星搭载差分吸收光谱仪载荷通过步进电机完成光路切换,但存在步进电机失效时,光路定标

2、转动部件遮挡主光路,无法保证主光路正常测量的可能。因此,本文在后续型号02星载荷的研制过程中,在光路切换装置转动部件中增加了涡卷弹簧,在电机失效时,可利用涡卷弹簧将转动部件拉出主光路,保证了对地观测主光路的正常工作。本论文针对在轨01星存在的问题,在原有转动部件结构上增加了涡卷弹簧结构,研发了基于高可靠性的BM3803FMGRH和LMD18200驱动芯片的步进电机控制电路,完成了系统软硬件设计,实现了光路切换系统的精确控制。主要完成的工作如下:首先,在01星转动部件基础上增加了涡卷弹簧,该装置可以在转动电机失效的情况下将转动部件拉出主光路,保证了对地观测主光路的正常工作。

3、其次,采用具有抗辐照指标的BM3803FMGRH芯片作为主控芯片,并设计了基于该芯片及LMD18200驱动芯片的驱动控制电路,该电路主要包括BM3803FMGRH最小系统电路、带EDAC功能的存储器电路、看门狗复位电路、供电电路、串口通信和硬件调试电路。研发了基于SPE-C集成开发环境的下位机驱动软件,该软件可实现转动电机驱动信号的产生、与上位机的通讯等功能;研发了基于Qt平台的上位机控制软件,该软件具有设置电机参数、接受下位机数据、测试实验控制等功能。最后,利用研发的软、硬件系统对光路切换转动部件进行了详细测试,主要包括:力矩测试、转动精度测试、可靠性测试以及驱动芯片真

4、空温度测试。试验结果表明,当步进电机为50%占空比时,力矩裕度满足转动部件裕度要求;通过对比分析紫外通道中心视场70个周期内的DN观测光谱数据,表明转动精度高;通过分析转动部件寿命循环实验和驱动芯片真空热实验结果,验证了系统的可靠性。求求求