[发明专利]一种基于共聚焦的航天器结构变形监测系统

权利要求书

1.一种基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，包括用于为被测产品提供高低温环境的高低温试验箱；所述高低温试验箱的两侧对称安装有平行光学玻璃；所述高低温试验箱的外部与两个所述平行光学玻璃相对应的位置分别设有共聚焦测量装置；所述共聚焦测量装置用于向所述被测产品发射入射光，并测量经所述被测产品反射回来的反射光的波长；当被测产品尺寸发生变化时，返回的反射光的中心波长也会发生变化，通过反射光中心波长的变化即可计算出被测产品的形变尺寸；

采用该基于共聚焦的航天器结构变形监测系统对被测产品进行测试的流程如下：

(1)对共聚焦测量装置进行标定，得到共聚焦测量装置的线性系数k；

(2)联机检查并放置被测产品；

(3)探测被测产品反射光的初始中心波长，探测到被测产品靠近两个共聚焦测量装置两端端部的反射光的中心波长分别为λ_a和λ_a,；

(4)对被测产品进行温度调节，所述温度调节包括升温和降温，当升温时，被测产品膨胀，当降温时，被测产品缩小；

(5)探测温度调节后的被测产品反射光的中心波长并计算被测产品的变形尺寸，被测产品膨胀的尺寸l_膨为：

l_膨＝k(λ_b-λ_a)+k(λ_b,-λ_a,)

被测产品缩小的尺寸l_缩为：

l_缩＝k(λ_c-λ_a)+k(λ_c,-λ_a,)；

(6)测试结束；

其中，所述线性系数k的标定方法为：将共聚焦测量装置安装好，在纳米移动台上放置一个测试物，共聚焦测量装置发出的测试光汇聚至测试物上并被测试物反射会来，记录波长探测器探测到的反射光的波长λ₁，将纳米移动台移动一段距离m，记录纳米移动台移动后波长探测器探测到的反射光的波长λ₂，则根据m＝k(λ₁-λ₂)，得出共聚焦测量装置的线性系数k：

2.根据权利要求1所述的基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，所述共聚焦测量装置包括复色点光源以及沿所述复色点光源的光线发射方向依次设置的分光器件和线性色散透镜；所述复色点光源和所述线性色散透镜同轴设置；所述分光器件的下方设有波长探测器；所述分光器件用于透射所述复色点光源发出的入射光，并将经所述被测产品反射回来的反射光反射至所述波长探测器。

3.根据权利要求2所述的基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，所述复色点光源发出的入射光的波长范围为550～640nm。

4.根据权利要求2所述的基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，所述复色点光源为光纤光源。

5.根据权利要求2所述的基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，所述分光器件为分光棱镜或偏振棱镜。

6.根据权利要求1所述的基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，所述高低温试验箱包括箱体；所述箱体的内部设有温控板；所述温控板上连接有若干导热丝；所述导热丝的自由端设有导热贴片；所述箱体的外部设有温控主机；所述温控主机通过温控介质管路与所述温控板相连接；所述箱体的内部还设有若干温度传感器；所述温度传感器通过穿舱电缆与所述温控主机相连接；所述箱体的外部还设有与所述箱体内部连通的真空泵；所述箱体上还安装有箱门和透明观察窗。

7.根据权利要求6所述的基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，所述箱门和所述透明观察窗分别采用密封材料与所述箱体密封连接。

8.根据权利要求6所述的基于共聚焦的航天器结构变形监测系统，其特征在于，所述箱体的侧壁四周和顶壁均设有所述透明观察窗。