[发明专利]一种星载探测器的精密温控系统

说明书

本发明公开了一种星载探测器的精密温控系统，包括探测器组件，所述探测器组件包括用于安装红外探测器本体的制冷框，所述制冷框外端连接有热沉铜块；所述探测器组件通过热沉铜块与热管的一端连接，热管的另一端与辐射冷板连接。本系统采用了辐射冷板+热电制冷器的组合方式来实现制冷。热电制冷器采用的是直流驱动的方式，保证探测器光敏面具有较高的温度稳定性，同时避免制冷驱动电路引入噪声干扰。本系统能够保证探测器光敏面工作于较低温度，同时具有较高的温度稳定性，满足红外波段高精度微弱信号测量应用需求；另外，本系统结构紧凑、工艺简单、易于实现、可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种温控系统，具体涉及一种星载探测器的精密温控系统。

背景技术

短波红外波段的偏振探测目前已广泛应用于云气溶胶粒子状态探测、地表偏振反射率探测以及环境监测等领域。红外探测器作为短波红外偏振信息获取的核心部件，负责完成红外波段光谱和偏振信息的测量。探测器热噪声、暗电流及其温漂直接影响红外探测器的应用性能，尤其是在探测信号极其微弱的应用场合，暗电流及其温漂是影响红外探测器测量精度的重要因素之一，其中暗电流的波动将作为测量误差引入红外探测波段数据产品中，影响辐射和偏振测量精度，造成大气参数探测精度和图像校正精度损失。通过红外探测器控温系统的设计，完成红外探测器精密温度控制，在保证光敏面工作在较低温度的同时，还具有较高的温度稳定性，有效提高系统测量精度。

目前在轨应用探测器的控温系统，可达到较低的控温目标，但难以实现较高的控温精度，对于某些微弱光辐射测量应用场合，光电流信号在几十个pA量级，对于暗电流水平以及其随温度波动水平均有较高的要求，短时间温度稳定性需优于±0.05℃/s。部分商业级探测器控温系统可以达到较低的制冷温度以及较高的温度稳定性，但是在资源消耗、应用可靠性等方面难以满足空间应用要求。

为满足空间微弱光信号测量应用要求，本发明提出了一种主动、被动控温相结合的控温装置，保证红外探测器工作于低且稳定的温度环境，在满足控温精度需求的同时，有效节约系统资源，尤其是对资源消耗比较敏感的航天载荷应用场合，具有明显的优势。

发明内容

本发明的目的在于根据星载红外波段微弱信号探测需求，提出一种精密温控系统，实现红外探测器的精密控温，降低温度波动引入的测量误差，满足空间遥感器微弱光信号高精度测量需求。

一种星载探测器的精密温控系统，包括探测器组件，所述探测器组件包括用于安装红外探测器本体的制冷框，所述制冷框外端连接有热沉铜块；所述探测器通过热沉铜块与热管的一端连接，热管的另一端与辐射冷板连接。

进一步方案，所述辐射冷板上安装有热敏电阻和加热器。辐射冷板放置于卫星背阳面，面对深冷空间通过热敏电阻和加热器对其闭环控温，使其处于-20℃(或以下)。

进一步方案，所述制冷框为一端开口的半框体结构，其内部并排对称安装有六只红外探测器本体，制冷框的开口端设置有盖板。

进一步方案，所述红外探测器本体包括探测器壳体，所述探测器壳体内设有光电二极管探测器、热敏电阻和热电制冷器，即光电二极管探测器、热敏电阻和热电制冷器内置于探测器壳体内并密封，所述热电制冷器通过线缆与制冷器驱动器连接进行驱动。

制冷器驱动器实际上为一个直流驱动电流源，热电制冷器在电流驱动下后，可实现对探测器的制冷。采用直流电源驱动热电制冷器工作，降低温度波动以及避免驱动电路引入噪声，进而降低红外光信号测量误差。

进一步方案，位于探测器壳体外端的制冷框上安装有冷屏，所述冷屏通过螺钉固定在制冷框上，即探测器壳体、冷屏均与制冷框可靠连接，且处于较低温度，能有效降低背景辐射的影响。

进一步方案，所述辐射冷板和热管的外周包覆有隔热组件；所述辐射冷板的四周固设有用于安装的绝缘垫，热管通过支架进行支撑安装。