[发明专利]用于空间相机热控系统的热开关

说明书

技术领域

本发明涉及应用于温度敏感器件的热控系统开关，特别是一种可作为空间光学遥感器CCD焦平面组件等可变散热通道的热控部件。

背景技术

目前，空间相机多采用CCD作为探测器件。但其对温度敏感，温度水平过高以及温度波动过大会增大CCD器件的暗电流和热噪声，导致信噪比降低，影响图像质量。故保证CCD焦面组件(CFPA)处于较低的温度水平和较小的温度波动范围是CFPA热设计的目标。

由于相机所处的空间环境、以及光学和机械结构的要求，CFPA被安装在相对狭小的密闭环境中。为了减少相机各部分之间的相互影响，CCD工作时的热量要通过散热通道排到外部空间。作为合理的散热路径，CFPA作为热源，位于相机外部的面向冷黑的辐射板作为热沉，中间建立有效的传热环节。该散热途径的数学描述如式1所示，由于热控系统一旦确定，则散热路径上总热阻R固定不变，CCD工作时产生的热量Q也是定值，若要保证CCD器件的温度T_A恒定，则要求作为热沉的辐射板温度T_B保持温度不变。

T_A＝R·Q+T_B        (1)

由于辐射板位于相机外部，随着相机姿态发生变化，使得辐射板时而处于阴影中，时而受太阳辐射作用，外热流的变化，导致辐射板温度变化，当辐射板的温度低于设定值时可采用加热的方法，维持温度不变，但当辐射板的温度高于设定值时，难以保证CFPA的温度稳定。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于空间相机热控系统的热开关，以克服目前空间相机中探测器件CCD焦平面组件(CFPA)的温度难以控制的缺点，有效的保证空间相机工作的稳定性。

本发明用于空间相机热控系统的热开关，包括左导热块(1)、右导热块(3)、在左导热块(1)和右导热块(3)之间可向左右移动的活动导热块(2)、伸缩杆(4)和弹簧(6)；所述的左导热块(1)和右导热块(3)均设有开口向活动导热块(2)的盲孔，所述的伸缩杆(4)与左导热块(1)呈滑配合的设置在左导热块(1)盲孔中，其两端分别固连在左导热块(1)盲孔底上和活动导热块(2)上；所述的弹簧(6)设置在右导热块(3)盲孔中，其两端分别抵顶在右导热块(3)盲孔底和活动导热块(2)上；

所述的伸缩杆(4)用线性热胀系数大于左、右导热块和活动导热块的材料制成。

本发明热开关的使用方法及工作原理是：

将本发明热开关的左、右导热块分别通过热管与设置在空间相机两侧的两块辐射板相联接，活动导热块通过柔性导热管与空间相机CCD的CFPA相联接。CCD工作时产生的热量，经由柔性导热管传导到热开关的活动导热块，再由左导热块或右导热块传导到与其相连的辐射板向太空辐射散热，从而建立了从CCD焦面组件到空间外部环境的传热路径。

当与左导热块相连的辐射板处在背向太阳一侧时，由于弹簧的压力作用将活动导热块紧紧的压贴在左导热块上，而与右导热块脱离，此时的散热传导通路是从CFPA经活动导热块、左导热块至与左导热块相连的辐射板；

当由于相机姿态的变化使与左导热块相连的辐射板面向太阳时，在太阳直接照射作用下引起温度升高而使热开关的伸缩杆因热胀伸长将活动导热块顶离左导热块，而压紧在右导热块上，此时的散热传导通路是从CFPA经活动导热块、右导热块至与右导热块相连的另一块辐射板。

当由于相机姿态的再次变化使与右导热块相连的辐射板处于面向太阳，而与左导热块相连的辐射板处于背向太阳时，由于热开关的伸缩杆冷缩，又使活动导热块压向左导热块而再次改变散热通道。

本发明热开关，有效地解决了空间相机因工作姿态的变化而难以实现稳定的控制CCD器件的温度的技术难题，其结构简单、可靠性高、使用寿命长；实现了自动控温功能。可广泛用于相关的航天器温度控制及其它的场合。

附图说明

图1是本发明用于空间相机热控系统的热开关的结构示意图；

图2、图3是本发明热开关的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细说明。