宋朝辉[1]2000年在《神经网络在空间光学窗口热光学性能研究中的应用》文中提出光学窗口作为空间详查相机光学系统的重要组成部分，对光学性能的要求十分苛刻。不仅如此，由于窗口组件的外表面直接暴露在空间冷黑环境中，受到太阳照射、地球热辐射及地球阳光反照的交替加热和冷却，使光学窗口组件经受剧烈的高低温交变载荷的作用，引起较大的温度变化（包括温度水平和温度梯度），导致窗口玻璃的镜面畸变和折射率梯度的变化，产生热光学误差，致使窗口的光学性能下降。光学窗口苛刻的光学性能指标，要求窗口需处于近似恒温的温度环境。为此，要对窗口组件进行热控制，以有效地控制窗口与周围环境的热交换过程，使得窗口的温度恒定、均匀。窗口热控制是在被动热控的基础上加以主动热控来控制窗口热状态的。由于窗口热控指标较高，所处热环境恶劣，尖锐的矛盾使其成为热控的难点和重点。为了确保空间热环境下窗口的光学性能，本文依据现有条件，通过热光学试验考察了光学窗口的热光学性能；通过电加热试验检验了热控系统的工作性能；探讨了光学窗口的热控策略。 论文首先介绍了研究热光学性能的热光学分析法和热光学试验法。说明了通过热光学试验数据建立热光学性能模型的必要性，探讨了用人工神经网络技术对复杂的、非线性的窗口热光学性能进行建模。在对窗口热交换过程进行具体分析后，介绍了针对各漏热环节所采取的主动热控和被动热控措施及其工作原理。 通过热光学试验考察了窗口组件的热光学性能。热光学试验是利用窗口组件的主动热控系统（膜加热器与体加热器）人为地使窗口形成不同的温度分布，通过测温系统测定某一时刻的瞬时温度分布（主要是用镜面上点的温度值来代表），把相机作为光学检测系统，检测同一时刻的光学性能，从而建立起窗口组件温度分布与光学性能之间的联系。 建立了窗口的热光学性能神经网络模型。把镜面上点的温度作为网络的输入，光学分辨力作为网络的输出，建立一个三层BP网络。通过热光学试验来获取网络的训练样本，利用这些已知的样本对网络进行训练后，神经网络模型可以很好地模拟光学窗口的温度场与光学性能之间的映射规律。网络模型实现了对窗口组件热平衡试验及空间环境热响应分析所获得的镜面温度场分布的光学评价，为进一步优化热设计提供了重要依据。 一 摘 要一 为了考察窗口外表面膜加热器电场与温度场分布的关系，进行了膜加热器的电场一温度场试验c通过试验考察了膜加热器的工作性能，并分析了造成温度场不均匀的主要原因。 被动热控为窗口提供了的热保护体系，加大了窗口的热容量，增强窗口维持温度水平的能力c而温度场的不均匀性则需通过主动热控系统所形成的温度场进行热补偿。在分析了空间外热流、体加热器形成温度场分布特点的基础上，提出了以窗口外表面的中心点和边缘点的温差为控制变量的热控策略。
郭亮[2]2013年在《基于灵敏度分析的空间高光谱成像仪热控制技术研究》文中指出天宫一号高光谱成像仪是目前国内在轨运行的空间分辨率和光谱综合指标最高的空间光谱成像仪，在空间分辨率、波段数目和范围、地物分类等方面均达到国际水平。相对于传统的多光谱遥感仪器，天宫一号高光谱成像仪所要求的高空间分辨率、高光谱分辨率、以及高辐射分辨率，都对热控设计提出了新的挑战。天宫一号高光谱成像仪的结构、约束和载荷均呈非对称形式，光学元件众多并且热控指标要求高。这些难点都给热控系统设计带来了新的问题和新的要求，传统经验型热控制技术越来越凸现出其局限性，本文首次将热设计参数灵敏度分析用于指导热设计，开展基于灵敏度分析的热控制技术的研究工作。热设计参数灵敏度是热设计参数变化对系统温度分布的影响，是实现热控设计优化的关键信息，是热设计的一个重要研究领域。空间光学遥感器在轨运行期间，在所处恶劣环境以及装配工艺等因素的作用下，其热物理属性的实际参数与热设计参数之间存在一定的偏差，在热设计过程中难以精确确定，从而影响仪器的热设计方案。在空间光学遥感器的热设计和热分析计算过程中，为了找出对温度场影响大的环节，进行热控系统的优化设计，需要进行热设计参数的灵敏度分析。通过灵敏度分析，可以找出对空间光学遥感器温度水平和温度分布影响敏感的热设计参数，提高热设计的针对性、有效性，有利于提高效率、降低成本、增加可靠性。因此，开展热设计参数灵敏度分析的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以天宫一号高光谱成像仪为研究对象，开展基于灵敏度分析的热控制技术研究，讨论并分析高光谱成像仪热设计参数灵敏度，得出普遍性结论，通过试验、仿真验证，对实际工程给出了指导性建议。具体内容如下：在概述国内外热设计参数灵敏度分析研究现状的基础上，对本文的研究对象天宫一号高光谱成像仪的结构、载荷等特点进行分析，对其热控制技术的特点和难点进行总结。针对天宫一号高光谱成像仪热控难度高的特点，分析并提出了基于灵敏度分析的热控制技术。系统地研究了灵敏度分析理论及分析方法，根据天宫一号高光谱成像仪的结构形式、安装方式以及热控设计方案，分析了热控系统的热设计参数，给出了各项热设计参数的灵敏度分析内容。研究天宫一号高光谱成像仪主体和焦面组件热设计参数灵敏度分析。分别建立了天宫一号高光谱成像仪光机主体和焦面组件的在轨热平衡方程，通过热平衡方程进行热设计参数变量分析，开展天宫一号高光谱成像仪光机主体和焦面组件热设计参数灵敏度分析，根据各项热设计参数对光机主体和焦面组件温度分布的影响程度的高低，找出影响光机主体和焦面组件热设计的主要参数。在天宫一号高光谱成像仪主体和焦面组件热设计参数灵敏度分析的基础上，对光机主体和焦面组件等各个关键部件开展热设计及优化，对热控指标提出合理化修改并对其合理性进行分析论证。针对天宫一号高光谱成像仪的试验规划进行探讨，分析试验的技术难点，对试验环境模拟的误差进行分析，试验结果验证了热设计的正确性。总结了入轨加电开始到在轨测试过程中天宫一号高光谱成像仪的温度变化情况，在轨测试结果表明热控系统在轨工作状态良好，天宫一号高光谱成像仪整机温度水平和三个方向温差均满足热控指标要求。从热控系统的精度和可靠性两个方面对热控系统进行评价，通过试验验证热控系统的控制精度。介绍空间光学遥感器热控系统的几种可靠性模型，并对天宫一号高光谱成像仪热控系统的可靠性进行分析。
参考文献：
[1]. 神经网络在空间光学窗口热光学性能研究中的应用[D]. 宋朝辉. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2000
[2]. 基于灵敏度分析的空间高光谱成像仪热控制技术研究[D]. 郭亮. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2013