[发明专利]一种探测器用电控可变光阑杜瓦

说明书

技术领域

本发明公开了一种探测器用电控可变光阑杜瓦，特别是一种用于精确控制光阑孔径的杜瓦结构。

背景技术

探测器在航天和军事等领域有广泛的应用，孔径光阑是探测器杜瓦组件的一个重要参数，理论分析表明光阑视场角越小，探测器的探测率越大。传统的探测器杜瓦组件和探测器测试杜瓦的孔径光阑都采用固定的光阑，测试不同背景辐射通量对于探测器的影响需要不断改变光阑孔径，采用传统的杜瓦需要重复升降温和更换不同孔径光阑，耗费大量时间和人力，而手动可变光阑杜瓦只能满足低精度的光阑孔径改变。随着探测器组件的发展，双波段和多波段探测器组件需要实时改变孔径的光阑。电动可变光阑杜瓦是一种可以实现精确改变孔径光阑的杜瓦结构，它能够很好的解决探测器组件测试背景辐射通量对探测器性能的影响和双波段和多波段探测器组件对于可变光阑的需求。国外已经成功研发超声电机驱动可变光阑的杜瓦组件，并且可变孔径光阑已经成为评价第三代红外探测器器组件的一项重要指标。超声电机价格昂贵和市场普及率低，国内尚无电控可变光阑杜瓦的相关产品，本发明采用微型步进电机驱动可变光阑，实现精确控制光阑孔径，对探测器组件测试和多波段探测器组件应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的解决的技术问题是：传统杜瓦改变光阑孔径需要重复升降温和更换不同孔径光阑，手动可变光阑杜瓦无法精确改变光阑孔径，而电动可变光阑杜瓦需要解决电学和机械等方面一系列问题，首先红外探测器用杜瓦需要提供低温工作环境，而微型步进电机不能在低温下工作，其次微型步进电机无法直接机械驱动可变光阑孔径改变。为了克服以上问题，本发明提出一种电控可变光阑杜瓦。

本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：可变光阑采用涡轮叶片结构，表面发黑，减小杜瓦的杂散光，整个可变光阑可以经受长期的改变光阑孔径。以微型步进电机作为可变光阑模块的驱动元件，步进电机带有齿轮结构，同时在步进电机和可变光阑之间增加一个传动齿轮，实现步进电机间接驱动可变光阑，步进电机齿轮和传动齿轮啮合在一起，传动齿轮和手动可变光阑之间通过定位销相互形成一个整体。在杜瓦冷头和步进电机之间增加一块绝热板，同时传动齿轮采用导热差的材料制作，使杜瓦冷头上的冷量无法直接传递给步进电机。步进电机的引线通过电机接口从杜瓦引出与步进电机驱动模块连接，以便电控整个可变光阑模块。

本发明的有益效果是，传动齿轮利用导热差材料制作绝热板和传动齿轮隔离杜瓦冷头和步进电机，避免步进电机低温工作，满足红外探测器组件对于杜瓦低温下改变光阑孔径的要求。步进电机通过传动齿轮间接驱动手动可变光阑，步进电机的控制模块可以通过控制步进电机的步长和步数可以精确改变可变光阑的孔径，满足背景辐射对红外探测器性能影响的测试要求。

附图说明

图1为电动可变光阑杜瓦结构图。

图2为电控可变光阑模块结构图。

图3为可变光阑结构图。

图1中：1.电控可变光阑模块，2.驱动结构，3.杜瓦窗口，4.杜瓦过渡冷头,5.步进电机电学接口，6.控制信号，7.步进电机控制模块,8.杜瓦内筒,9.杜瓦外筒

图2中：1-1.固定环，1-2.步进电机，1-3.绝热板，1-4.电机齿轮，1-5.传动齿轮，1-6定位销.，1-7.可变光阑，1-8.可变光阑支架，1-9.杜瓦冷头。

本发明的杜瓦特点是在常规测试杜瓦上增加如图2所示的电控可变光阑模块1,在图1中，步进电机1-2通过齿轮或螺杆螺栓等驱动结构2驱动可变光阑1-7，从而改变可变光阑孔径，步进电机控制模块7通过步进电机电学接口5控制步进电机1-2，步进电机安装在绝热板1-3上，同时绝热板1-3和传动齿轮1-5采用导热差的材料制作，杜瓦冷头1-9上的冷量就不能直接传递到步进电机1-2，保证步进电机1-2能够在杜瓦低温环境下工作。

具体实施方式：

图2的整个结构安装在如图1的电控可变光阑模块1的位置，步进电机控制模块7发出可控制信号6通过步进电机电学接口5驱动电控可变光阑模块1的光阑孔径改变，杜瓦窗口3和电控可变光阑模块1共同实现红外探测器所需的背景通光量，杜瓦窗口采用ZnSe红外材料，杜瓦外壳和内部支撑材料选用不锈钢材料，整套系统结构稳定，加工方便。