光学遥感器光机结构热变形的高精度测量

摘要

空间光学遥感器光机结构在复杂的空间轨道热环境中会产生热变形,影响探测精度。为解决光学遥感器光机结构热变形测量问题,本文提出了基于数字摄影测量和光纤光栅传感的热变形组合监测方法;建立了具有热解耦功能的光纤光栅布局方法和变形测量模型算法,理论分析了光纤光栅光谱变化与应变、温度的关系,采用实验方法标定光纤光栅应变传感器和温度传感器,得出光纤光栅中心波长漂移量与应变、温度的关系;搭建了数字摄影测量试验系统,结合光纤光栅传感网络测量光机结构的应变和温度场,实现了光机结构热应变高精度测量。研究结果表明:数字摄影和光纤光栅组合测量方法可实现光机结构位移场、应变场和温度场同时测量,热解耦后结构变形测量精度达到0.02 mm,可用于光机结构在轨热变形的合理预测,在空间光学遥感器光机结构在轨监测中具有应用前景。