[发明专利]一种动态太阳模拟器及其动态模拟方法

权利要求书

1.一种动态太阳模拟器，其特征在于：该动态太阳模拟器包括控制计算机、转台驱动器、机械台体、安装支架(7)和光学系统；

所述的光学系统包括电源驱动器、冷却系统、短弧氙灯、耦合透镜和导光光纤和出光装置(9)；

所述的出光装置(9)包括匀光准直器、消杂光光阑和光谱滤波器；

所述的机械台体包括双轴转台和基座(8)，双轴转台包括水平电机(1)、垂直电机(2)、第一配重块(3)、第二配重块(4)、转接板(5)、悬臂(6)和安装支架(7)；双轴转台与基座(8)固定连接；

所述的转接板(5)包括一体成型为L型的水平板和竖直板；水平电机(1)固定安装在基座(8)上，水平电机(1)的输出轴与转接板(5)的水平板固定连接，带动转接板(5)水平转动；水平电机(1)的输出轴的中心有通孔；

垂直电机(2)固定安装在转接板(5)的竖直板上，垂直电机(2)的输出轴与悬臂(6)固定连接，垂直电机(2)带动悬臂(6)在垂直方向上转动；

悬臂(6)的一端固定安装有第二配重块(4)，另一端安装光学系统的出光装置(9)；

转接板(5)水平板一端的上面固定安装有第一配重块(3)；

基座(8)上固定安装有一个小圆柱，小圆柱穿过水平电机(1)输出轴的中心孔后与安装支架(7)固定连接，当水平电机(1)的输出轴转动时，小圆柱不转动；安装支架(7)上固定安装被测设备；

所述的电源驱动器驱动短弧氙灯发出光束，光束通过耦合透镜耦合后通过导光光纤输入到出光装置(9)中，光束首先经过出光装置(9)中的匀光准直器进行准直，然后经过消杂光光阑进行消光，最后经过光谱滤波器进行滤波后输出照射到被测设备上；短弧氙灯通过冷却系统进行冷却；

所述的控制计算机发出转台控制信号和光源强度控制信号，控制计算机还采集被测设备的输出信号、水平电机(1)的角度输出信号和垂直电机(2)的角度输出信号，控制计算机根据采集到的信号对机械台体坐标系O_MX_MY_MZ_M与被测设备坐标系O_sX_sY_sZ_s之间的旋转矩阵R；

所述的坐标原点O_M位于水平电机(1)的输出轴顶端中心位置，X_M轴朝上，Y_M轴朝右，Z_M轴朝纸面向里；

所述的坐标原点O_s位于被测设备成像面的中心位置，X_s轴朝向垂直电机(2)的输出轴，Y_s轴朝上，Z_s轴朝向光束出射点；

所述的转台驱动器接收控制计算机发出的转台控制信号，根据控制信号驱动水平电机(1)、垂直电机(2)转动；

所述的短弧氙灯根据控制计算机发出的光源强度控制信号，输出需要强度的光束。

2.根据权利要求1所述的一种动态太阳模拟器，其特征在于：垂直电机(2)带动悬臂(6)在垂直方向上转动角度为-70°到+70°。

3.根据权利要求1所述的一种动态太阳模拟器，其特征在于：水平电机(1)的输出轴带动转接板(5)水平转动角度为-70°到+70°。

4.根据权利要求1所述的一种动态太阳模拟器，其特征在于：所述的控制计算机包括参数设置模块、光源控制模块、转台控制模块、接口模块和标定模块；

参数设置模块用于对水平电机(1)的转动角度、垂直电机(2)的转动角度、光学系统的光强度进行设定；

光源控制模块根据设定的光学参数对光学系统的光照强度进行控制；

转台控制模块控制水平电机(1)和垂直电机(2)，使得双轴转台在水平和垂直方向运动；

接口模块用于采集被测设备的输出信号、水平电机(1)的角度输出信号和垂直电机(2)的角度输出信号；

标定模块根据参数设置模块设定的参数以及接口模块接收到的参数对机械台体坐标系O_MX_MY_MZ_M与被测设备本体坐标系O_sX_sY_sZ_s之间的旋转矩阵R进行标定。

5.一种权利要求1-4任一所述的动态太阳模拟器的动态模拟方法，其特征在于：步骤为：

(1)将被测设备固定在安装支架(7)上；

(2)通过控制计算机的参数设定模块设定光学系统的光强度、n组水平电机(1)和垂直电机(2)的转动角度；n为自然数，n大于等于3；

(3)光学系统发射步骤(2)中设定强度的光束；

(4)转台驱动器驱动水平电机(1)和垂直电机(2)按照步骤(2)中设定的角度开始转动；

(5)每次水平电机(1)和垂直电机(2)转动到设定角度后，控制计算机的接口模块采集被测设备的输出信号，直至n组转动角度结束，即得到n组输出信号；

(6)控制计算机的标定模块根据步骤(2)中的n组转动角度和步骤(5)中的n组输出信号得到机械台体坐标系O_MX_MY_MZ_M与被测设备坐标系O_sX_sY_sZ_s之间的旋转矩阵R；

(7)根据被测设备的期望值和步骤(6)得到的旋转矩阵R，得到太阳模拟器中水平电机(1)和垂直电机(2)的转动角度，然后对光束进行角度测量，得到太阳矢量。