Имитация солнечного излучения в термовакуумных установках

Создание имитатора для решения любой из вошедших в классификационный список задач, как правило, не требует воссоздания солнечного спектра во всем

Имитация солнечного излучения в термовакуумных установках

Курсовой проект

Авиация, Астрономия, Космонавтика

Другие курсовые по предмету

Авиация, Астрономия, Космонавтика

Сдать работу со 100% гаранией
штат Массачусетс, ввела полную линейку импульсных ламп различных форм и размеров для правильного моделирования солнечного излучения с целью тестирования фотогальванических ячеек и солнечных модулей. Эти импульсные лампы подходят для того, чтобы проверять кристаллические или тонкопленочные материалы и в случае применения соответствующего оптического фильтра отвечают требованиям ASTM E925-05, JIS C 8912-1989, IEC 904-09 и международных стандартов для солнечных имитаторов класса А.

 

 

Обеспечивая правильное моделирование солнечного света, импульсные лампы Xenon остаются выключенными до момента начала испытаний. В результате экономится энергия и устраняется нежелательный перегрев фотогальванических ячеек и модулей. Соответствующие требованиям для солнечных имитаторов с выходными мощностями от 100 до 3000 ватт импульсные лампы Xenon предлагаются в форме спирали и обычной лампы, змеевидной и подковообразной формы, а также прямолинейной формы длиной до 6 метров. Чтобы ускорить тестирование продукта и сохранить при этом его качество, могут изготавливаться импульсные лампы на заказ. Мгновенное включение/выключение импульсных ламп Xenon позволяет использовать одиночный импульс или мультиимпульс. Важно и то, что данные импульсные лампы не содержат ртути.

В ксеноновой лампе основной поток света излучается плазмой возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса, причём яркость её свечения падает по мере удаления от катода по экспоненте. Спектр ксеноновой лампы приблизительно равномерный по всей области видимого света, близкий к дневному свету. В лампах высокого давления могут быть несколько пиков вблизи инфракрасного диапазона, примерно 850-900 нм, которые могут составлять до 10 % всего излучения по мощности.

Существуют также ртутно-ксеноновые лампы, в которых кроме ксенона в колбе находятся пары ртути. В них светящиеся области есть как возле катода, так и возле анода. Они излучают голубовато-белый свет с сильным выходом ультрафиолета, что позволяет использовать их для физиотерапевтических целей, стерилизации и озонирования.

Благодаря малым размерам светящейся области, ксеноновые лампы могут использоваться как точечный источник света, позволяющий производить достаточно точную фокусировку, а хороший спектр обуславливает широкое применение в кино- и фотосъёмке. Ксеноновые лампы также используются в везерометрах - установках, моделирующих солнечное излучение для испытания материалов на светостойкость.

Полупроводниковые лазеры.

Полупроводниковые лазеры испускают в УФ-, видимом или ИК диапазонах (0,32-32 мкм) когерентное излучение; в качестве активной среды применяются полупроводниковые кристаллы.

Полупроводниковые лазеры отличаются от всех других типов лазеров следующими характеристиками: высоким КПД по мощности; простотой возбуждения (непосредственное преобразование электрической энергии в когерентное излучение как в непрерывном, так и в импульсном режимах работы); возможностью прямой модуляции электрическим током до Ггц диапазона; крайне незначительными размерами; низким напряжением накачки; механической надежностью; большим сроком службы.

Изменяя состав активной среды, можно варьировать за счет изменения ширины запрещенной зоны длину волны излучения в относительно широком интервале.

Ведутся работы по созданию имитаторов на полупроводниковых лазерах. Предложен имитатор Солнца на полупроводниковых лазерах с равномерным распределением освещенности по сечению рабочего пучка света без пульсаций. Планируется использовать полупроводниковые лазерные диоды, длина волны которых 0,4 мкм (GaN), 0,63-1,55 мкм (AlGaAs), 3-20 мкм (соли свинца). Основное преимущество таких имитаторов равномерность освещения, и, как следствие, нагрева отрабатываемой поверхности изделия. Безусловными и значительными достоинствами лазеров являются:

эффективная фокусировка, высокая направленность, малая расходимость лазерного излучения;

концентрация световой энергии в небольших объемах, громадная плотность энергии, малая зона энергетического (теплового) воздействия;

большая дальность действия, высокая точность и разрешающая способность лазерного луча;

формирование кратковременных импульсов света, значительная мощность лазерного излучения;

монохроматичность, высокая стабильность частоты лазерных колебаний;

малая длина волны, высокая частота лазерных колебаний, большая пропускная способность каналов оптической (лазерной) связи;

широкий спектральный диапазон (от ультрафиолетовой до далекой инфракрасной области), обеспеченный промышленными (серийными) источниками лазерного излучения;

эффективная гальваническая развязка (бесконтактное взаимодействие) источника лазерного излучения и объектов оптического воздействия;

повышенная помехоустойчивость и помехозащищенность («скрытность») лазерной связи;

возможность пространственной модуляции лазерного излучения, расширяющей функциональные возможности лазеров.

Требования к веществам (материалам), которые используются в лазерах в качестве активной среды.

Такие вещества (лазерные материалы) должны:

иметь набор четко выраженных энергетических уровней, позволяющих эффективно воспринимать энергию внешней накачки и с минимальными потерями преобразовывать ее в электромагнитное (оптическое, лазерное) излучение;

обладать высокой оптической однородностью, позволяющей существенно уменьшить частичное поглощение (потери) света в лазерной (активной) среде;

быть стойкими к перепадам температуры, влажности, различным физико-химическим воздействиям;

иметь высокую теплопроводность и малый коэффициент термического расширения;

сохранять состав и свойства в процессе функционирования лазера.

Исследования и разработки осуществляются институтами Академии наук: ФТИ, Физическим институтом им. П.Н. Лебедева, Институтом физики полупроводников Сибирского отделения РАН; предприятиями и фирмами: ФГУП «НПП «Исток», ФГУП НПП «Пульсар», ОАО «Ситроникс»; Минским научно-исследовательским институтом радиоматериалов; техническими университетами: СПбГПУ, СПбГЭТУ, Московским государственный институтом электронной техники.

Заключение

 

Итак, заканчивая рассмотрение вопроса об имитации одного из основных факторов космического пространства - солнечного излучения и его воспроизводства в искусственных условиях на Земле, отметим, что развитие ракетно-космической техники пока еще находится ближе к своему началу, чем к концу. Впереди еще много новых и сложных задач, решение которых неминуемо приведет к появлению оригинальных технических решений, в том числе и в области тепловой защиты. В настоящее время ведутся разработки более эффективных источников излучения, которые в будущем обеспечат более точные, более близкие к реальным показатели при испытании КА в термобарокамерах с использованием имитаторов Солнца.

 

Список литературы

 

1.Чеботарев В. Е. Проектирование космических аппаратов систем информационного обеспечения : в 2 кн. Кн. 2. Внутреннее проектирование космического аппарата В. Е. Чеботарев; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2005. - 168 с.

2.Петров В. П. Контроль качества и испытание оптических приборов. - Л.: Машиностроение, 1985. - 222 с.

.Дубиновский А. М., Панков Э. Д. Стендовые испытания и регулировка оптико-электронных приборов. - Л.: Машиностроение, 1986. - 152 с.

.Войценя В. С., Гужова С. К., Титов В. И. Воздействие низкотемпературной плазмы и электромагнитного излучения на материалы. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с.

.Протопопов В.В., Устинов Н. Д. Инфракрасные лазерные локационные системы. - М.: Воениздат, 1987. - 175 .

.Сафронов Ю. П., Андриянов Ю. Г. Инфрокрасная техника и космос. - М.: Сов.радио, 1978. 248 с.

.Ивандиков Я. М. Оптико-электронные приборы для ориентации и навигации космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1971. - 200 с.

.Колтун М. М. Солнечные элементы. - М.: Наука, 1987. - 192 с.

.Макарова Е. А., Харитонов А. В. Распределение энергии в спектре Солнца и солнечная постоянная. - М. Наука, 1972. - 288 с.

.Глудкин О. П. Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС. - М.: Высш. шк., 1991. - 336 с.

.Гуревич М. М. ВВедеине в фотометрию. - М.: Энергия, 1968. - 244 с.

.Околоземное космическое пространство: Справочные данные/Под ред. Ф. С. Джонсона. - М.: Мир, 1966. - 191 с.

.Инженерный справочник по космической технике/Под ред. А. В. Солодова. - М.: Воениздат. 1977. - 430 с.

.Сидоров С. Н., Смолкин М. Н., Никитичева А. М. Интегральные и спектральные характеристики галогенных ламп накаливания. ОМП, 1976, №2, стр. 79 - 80.

.Тельный А. А. Имитация солнечного излучения в лабораторных условиях. ОМП, 1976, №5, стр. 43-46.

.Вугман С. М., Волков В. И. Галогенные лампы накаливания. - М.: Энергия, 1980. - 136 с.

.Вычислительная оптика: справочник/Под ред. М. М. Русинова. - Л.: Машиностроение, 1984. - 423 с.

.Криксунов Л. З. Справочник по основам инфракрасной техники. - М.: Сов. радио, 1978. - 400 с.

Похожие работы

<< < 1 2 3 4