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010-62029100
名稱： 用于空間環境模擬的太陽光模擬器
型號： SESS
品牌： 努美科技/Sciencetech
高度准直的菲涅爾太陽模擬器，用于空間環境模擬
太陽光模擬器设计为产生高度准直的光，并被开发为在真空室内运行。
客戶需求
Highly collimated Fresnel Solar simulator for space environment simulation
The solar simulator was designed to produce highly collimated light and was developed to operate inside a vacuum chamber.
一家**太空機構的研究人員與我們聯絡，以定制設計一種能夠放置在真空室內的大功率准直太陽模擬器。該太陽能模擬器將成爲一個更大的系統的一部分，該系統旨在在受控實驗室中模擬地球外環境。
目標區域：直徑36厘米的圓形照明區域
工作距離：距太陽模擬器出口面30厘米
光譜匹配：AM0光譜匹配（ASTM標准地球儀光譜）
照射目標：1400W/m?
空间不均匀度：±5％（根据ASTM E927-05）
时间稳定性：±2％（根据ASTM E927-05）
構思和設計系統
光學設計與實現
開發了許多射線追蹤模型來評估所提出的太陽模擬器設計的光學特性。經過多次叠代，提出了合適的光學設計以達到要求的規格。
發展曆程
實現准直角
在系统的核心，一个2.5 kW的氙弧灯被用来收集带有球形后反射器的灯罩的光。准直角是通过包含菲涅耳透镜系统的复杂光学组件获得的。
通過測量穿過放置在反射鏡焦平面上的各種尺寸的孔徑的光功率的大小，可以確定模擬光線的准直角。
當從太陽模擬器發出的光在非常薄的石英板（表面反射率爲4％）上以45°反射時進行。從石英板反射的光被具有已知焦距的鍍鋁球面鏡後向反射。將尺寸從1.5毫米到15毫米的光圈放置在球面鏡的焦平面上，並使用NIST可追蹤矽探測器測量通過光圈出射的光功率。
使用菲涅尔透镜系统进行的测试，以达到所需的高准直度
可接受的准直定义为落入0.7度准直半径内的光功率的> 50％。通过这种光学设计，我们能够在准直角的±0.7度内获得超过80％的光功率。
系统的准直测量显示在±0.7度内的光功率> 80％
實現真空兼容性
为了将太阳能模拟器安装在真空室内，要求其具有防泄漏功能。真空兼容的太阳能模拟器外壳是由我们的工程师设计的。冷却液和电气组件的外壳穿通孔专门为确保真空兼容而设计。太阳能模拟器的壁和外壳由SAE 304不锈钢制成，并进行了电抛光。太阳能模拟器外壳是由**的真空系统工程公司专门制造的，并**通过密封的**低灵敏度为2X10 -10 cc / sec的质谱仪检漏仪进行密封测试。
前部光學輸出使用了直徑爲15英寸（15英寸）的石英窗口。采購了高質量的壓力窗口以制造此光學輸出窗口。
將太陽模擬器的外殼超壓至2個大氣壓，並監控12小時以檢查是否存在任何潛在泄漏。
前部光學輸出使用了直徑爲15英寸（15英寸）的石英窗口。窗口尺寸是研究和計算的結果。采購了高質量的壓力窗以制造光學輸出窗。
將太陽模擬器的外殼超壓至2個大氣壓，並監控12小時以檢查是否存在任何潛在泄漏。
開發與測試
實現系統的溫度穩定性
以下是**終用戶對系統溫度進行維護的要求。
? 太阳模拟器的灯封必须保持在230°C以下。但是，当将太阳模拟器放置在真空室内时，无法执行传统的强制空气冷却。
? 传统上与这种类型的模拟器一起使用的菲涅耳光学元件必须保持在80°C以下的温度下。
? 灯壳需要一些冷却，这只能通过使空气或气体流过灯壳来完成。
測試溫度穩定性
工程師認爲，**好的方法是建造一個壓力容器以容納模擬器和光學器件。壓力容器允許將冷液體泵入腔室，並引導至一系列散熱器，這些散熱器通過穿過散熱器的強制空氣在腔室內進行熱傳遞。用裝滿去離子水的水循環器冷卻燈座的陽極和陰極。
由于我們**于爲複雜的工程問題提供**解決方案，因此我們專門建造了一個測試室來執行這些冷卻實驗。在建立成功的冷卻系統之前，我們經曆了一系列失敗的原型，燒壞的燈和電源。
控制電子設備經過專門設計，可與太陽能模擬器集成在一起。內置了內部系統溫度傳感器和冷卻液流量傳感器，以在任何組件發生故障時保護系統。溫度傳感器也放置在外殼內部的兩個不同位置，以監控內部空氣溫度。
另一個溫度傳感器用于監視用于冷卻燈頭的再循環器中水浴的溫度。
萬一燈座或外殼內部出現過熱情況，可使用邏輯電路關閉燈。邏輯電路用于設置溫度點並控制繼電器，以防在發生過熱事件時切斷燈的電源。
測試與安裝
質量控制和安裝
構建了**終的太陽模擬器系統，並進行了一系列測試，以證明殼體保持所需溫度和真空兼容性的能力。所有光學設計測試均提前進行，以確保滿足**終用戶要求的所需光功率，光譜匹配，准直角和其他規格。
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010-6202 6808
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