[发明专利]一种低温真空大光程高灵敏度直线扫描装置

说明书

本发明涉及一种低温真空大光程高灵敏度直线扫描装置，涉及大气超光谱探测技术领域；包括角镜组件、锁定装置、4个限位块、导向杆、支撑台、支架、2组导轨与滑块组件、8个热卸载组件、支撑架、LVDT组件、直线电机、基座、光栅尺和读数头；本发明克服现有探测技术中由于温度过高或温度不均匀导致红外光谱被干涉，和温度低导致的机构刚度、机构性能、导轨润滑的问题，克服大行程运行速度的不稳定性，导致扫描精度低，杜绝了传动装置，避免了误差传递，并提高了位置反馈精度。

技术领域

本发明属于大气超光谱探测技术领域，涉及一种低温真空大光程高灵敏度直线扫描装置。

背景技术

随着航天光学遥感器技术的迅速发展，大气成分超光谱遥感应用需求变高，对光学遥感器的分辨力的要求也越来越高，要求光谱探测技术具有通量大、谱段范围宽、光谱分辨率高等诸多特点，这也成为了国内外红外光谱探测技术的发展热点。而星载傅里叶变换光谱仪是探测大气成分的重要工具，对于采用基于时间调制型傅里叶干涉分光技术的大气辐射超光谱探测系统，拟获取高分辨率、高准确度的精细光谱，需实现大光程差，高平稳的光程往复扫描调制。由于光程扫描的覆盖行程、光程扫描调制速率的稳定性能，直接决定了光谱分辨率及光谱探测信噪比等核心光谱探测性能，因此实现高效的大光程差、高精度干涉仪组件研制成为完成高分辨率高精度光谱探测的核心。为了在轨获取高质量干涉探测性能，在干涉仪组件的研制中，其动态光机机构需要具备较高的机构刚度、从而确保在轨光程扫描调制过程中的成像探测性能的稳定性。因此研究大光程扫描行程下，实现快速换向，并在极短时间内速率控制性能达到稳态，完成高伺服带宽高伺服精度扫描控制成为实现高分辨率的重点。

国内外现有技术中，光谱探测扫描机构装置的研制类型少，且光程扫描与光谱分辨效果不理想，美国的TES扫描装置是依靠电机驱动轮子和传送带使导轨和滑块往复移动，滑块上安装背靠背角镜组件，依靠旋变完成位置反馈，这种装置传动多，传送带精度低，导致角镜往复速度不均匀影响光程扫描；德国的MIPAS的扫描装置是采用两个独立的可以移动角镜，以固体润滑直线滚珠轴承支撑直线电机驱动方式驱动角镜往复运动，这种方法采用两套扫描装置完成两组角镜的扫描，浪费元器件，并且两组角镜之间扫描光程差会产生误差，降低了扫描精度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种低温真空大光程高灵敏度直线扫描装置，克服现有探测技术中由于温度过高或温度不均匀导致红外光谱被干涉，和温度低导致的机构刚度、机构性能、导轨润滑的问题，克服大行程运行速度的不稳定性，导致扫描精度低，杜绝了传动装置，避免了误差传递，并提高了位置反馈精度。

本发明解决技术的方案是：

一种低温真空大光程高灵敏度直线扫描装置，包括角镜组件、锁定装置、4个限位块、导向杆、支撑台、支架、2组导轨与滑块组件、8个热卸载组件、支撑架、LVDT组件、直线电机、基座、光栅尺和读数头；其中，基座水平放置的下凹形底板；2组导轨与滑块组件平行对称设置在基座上表面；且2组导轨与滑块组件分别位于基座下凹处轴线的两侧；每组导轨与滑块组件的轴向两端分别设置一个限位块；光栅尺、读数头和锁定装置固定安装在其中一组导轨与滑块组件的外侧壁；且光栅尺、读数头和和锁定装置依次水平连接；支撑架和支撑台固定安装在另一组导轨与滑块组件的外侧壁；且支撑架设置在对应导轨与滑块组件的轴向一端；支撑台设置在对应导轨与滑块组件的轴向另一端；LVDT组件的轴向一端沿轴向穿过支撑架，且LVDT组件的轴向另一端放置在支撑台的上表面；8个热卸载组件对称分为两组，每组4个热卸载组件；其中一组热卸载组件固定安装在其中一组导轨与滑块组件的下方；另一组热卸载组件固定安装在另一组导轨与滑块组件的下方；支架水平设置在2组导轨与滑块组件的上表面；角镜组件固定安装在支架的上表面；直线电机固定安装在支架的底部，且位于基座的下凹处；导向杆的一端与支架的侧壁固连；导向杆的另一端与LVDT组件固连。

在上述的一种低温真空大光程高灵敏度直线扫描装置，所述导轨与滑块组件包括导轨和2个滑块；其中，导轨为杆状结构；导轨沿基座轴向放置；2个滑块套装在导轨上；实现滑块沿导轨轴向在导轨上移动；读数头与其中一个滑块固定连接。