[发明专利]基于温度均匀性的光学系统的热控方法

说明书

本发明提供了基于温度均匀性的光学系统的热控方法，包括以下步骤：将光学系统的待控温区域划分为至少两个的独立的控温区；设定控温的目标温度范围和目标温度差；判断每个控温区的温度是否在所述目标温度范围内，若否，则判定控温区归类为第一状态；若是，则判定控温区归类为第二状态；对第一状态下的所有控温区和第二状态下的所有控温区进行控温，其中第一状态使用的控温方法与第二状态使用的控温方法不同。本发明提出的温控方法是在相机光学系统需要加热的部位设置不同的控温区，在每个控温周期内，根据控温区的状态不同进行不同方式的温控，从而达到保持光学系统温度均匀性的目的。

技术领域

本发明涉及温控领域，尤其涉及基于温度均匀性的光学系统的热控方法。

背景技术

航天相机受地球红外辐射、地球反照等空间环境的影响，其主镜组、次镜组、三镜组、焦面、支架等重要部件会有较大的温度变化，在航天相机热设计过程中，通常会施加被动热控措施和主动热控措施来保证相机重要部件的温度稳定性。

在现有的主动热控措施中，关注点多集中在功率均衡、功率补偿、控温精度等方面，对于温度均匀性的关注度较低。例如CN 112265653A号专利提出的自主热控方法，主要侧重点是使航天器的所有控温回路的加热器的总功率峰值可控，降低热控加热功率对供电峰值功率的要求。

但在主动热控措施实施时，由于控温带分布、控温时间、周围部件热辐射等因素影响，光学系统极易因受热不均匀产生热应力，而热应力引起的镜面面形改变会导致镜面产生局部凸起和凹陷，进而使光学系统引入相差，最终导致相机光学质量下降。因此有必要提出一种方法，一方面提高光学系统的热控精度，另一方面保证光学系统的温度均匀性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了提高系统的温度均匀性，改善相机空间系统的温度场环境的热控方法。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

基于温度均匀性的光学系统的热控方法，包括以下步骤：

S1、将光学系统的待控温区域划分为至少两个的独立的控温区；

S2、设定控温的目标温度范围和目标温度差；

S3、判断每个控温区的温度是否在目标温度范围内，若否，则判定控温区归类为第一状态；若是，则判定控温区归类为第二状态；

对第一状态下的所有控温区和第二状态下的所有控温区进行控温，其中第一状态使用的控温方法与第二状态使用的控温方法不同。

进一步的，每个控温区设置有加热回路和测温回路；

加热回路对控温区进行加热；

控温回路对控温区进行测量与采集温度。

进一步的，步骤S3中对第一状态下的所有控温区进行控温的步骤如下：

每个控温区的温度与目标温度范围进行比较：

若控温区的温度高于目标温度范围的上限，则断开该控温区的加热回路；

若控温区的温度低于目标温度范围的下限，则闭合该控温区的加热回路。

进一步的，当步骤S3中第二状态下的所有控温区的数量n为偶数时，进行控温的步骤如下：

(1)、将第二状态下的所有控温区的温度进行升序排序，获得温度序列T₁，T₂……T_n；

(2)、判断T_n+1-i-T_i的差值是否大于目标温度差，其中i的取值为1，2……n/2；

若否，则保持T_n+1-i和T_i对应的两个控温区的加热回路的当前设定；