多孔阵列焦面板集成散热系统研究及实现

发布时间：2020-06-04 09:36

【摘要】：随着多目标巡天望远镜技术的迅速发展,承载高密度光纤定位单元的焦面板系统散热问题成为影响系统精度的关键因素。为了解决LAMOST焦面板上热源密集分布带来的焦面板温度上升、温度变形、使望远镜大气视宁度变差等影响望远镜观测精度的问题,本文提出了一种新型的焦面板集成散热设计,通过在密集分布的光纤单元孔间隙中设计多条并行曲线复合沟槽对焦面板进行强制对流散热,并通过对冷却介质的温度进行精确控制实现了焦面板温度的主动控制。设计的多条曲线复合沟槽不仅要满足高密度光纤定位的散热及空间需求,又要解决在焦面板狭窄空间的制造和密封难题,同时要保证整体系统承载力学性能稳定。用CAD软件对焦面板建模,并利用有限元软件进行刚度分析,同时利用流体分析软件对焦面板进行流速分配和在不同的进水口温度下进行焦面板温度场仿真。加工制作了用于实验的焦面板模型,并搭建了散热系统实验平台,先对焦面板及其密封结构进行压力和密封性测试,然后进行实验来分析焦面板集成散热系统的散热效果。最后设计了焦面板集成散热系统主动控温模块,实现了冷却介质温度的精确控制,并仿真分析了其对焦面板周围环境温度的影响。仿真和实验结果表明,本文设计的焦面板集成散热系统设计可以在光纤定位单元工作期间有效保证焦面板的温度场稳定和温度的近似均匀分布,整个焦面板的温差能控制在恒定的范围内,同时焦面板集成散热系统主动控温设计可以精确的实现冷却介质的温度跟随环境温度变化,从而不会对焦面板周围的环境温度产生影响。
【图文】：

结构示意图,望远镜,改正镜

现新的天文现象和新的天体［１＿３］。逡逑随着各国对天文望远镜投入的增加，国际上多目标发展，特别是英澳天文台的２ＤＦ巡天和美国斯隆数施，获取到了极其丰富的恒星和星系光谱信息，从ＬＡＭＯＳＴ）望远镜位于中国科学院国家天文台兴之一。ＬＡＭＯＳＴ望远镜开创性地将施密特望远镜来，它投入使用了最多的光纤数目（４０００根），创动光学技术，并且同时使用了两块拼接镜片，减少些先进技术的投入使用，使得ＬＡＭＯＳＴ望远镜在５的通光口径，从而可以观测到更暗的星体和更大Ｔ望远镜结构示意图。望远镜的改正镜ＭＡ负责接改变改正镜的姿态来实现对不同天区的观测，主镜线，同时将光线传递到光纤定位单元的光纤上，再的天体光谱，实现测量逡逑

焦面,望远镜

可以获得的光谱数目也自然超过其他望远镜［７＿１４］。焦面板作为安装固定光纤定位逡逑单元的基座，为了保证望远镜的观测精度，需要保证自身的各项指标达到要求，逡逑包括加工精度，工作时的位置及形状精度等［１５＿１９］。图１．２为ＬＡＭＯＳＴ望远镜焦逡逑面板实物图。逡逑ＩW逡逑图１．２邋ＬＡＭＯＳＴ望远镜焦面板逡逑１．３研究的背景及意义逡逑焦面板的尺寸越小，对光路的影响越小，对望远镜的观测影响就越小，而焦逡逑面板上的光纤数目越多，能够接收到的光谱数量就越多，望远镜的效率越高。因逡逑此需要外形尺寸小可以布置更多光纤定位单元的焦面板。目前建成投入使用的焦逡逑面板直径是１．７５米，上面放置有４０００个光纤定位单元，可以同时获得４０００个逡逑天体的光谱光纤定位单元采用双回转机构，由两个步进电机驱动偏心轴和逡逑中心轴实现光纤头的圆周运动，每个单元具有独自的电机驱动系统［１１＿１２］。在观测逡逑期间，４０００多个单元上电路板、电机以及机械摩擦都将会产生热量，这些热量逡逑一部分通过传导的方式传递到焦面板上，引起焦面板温度的上升，使焦面板发生逡逑２逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH751

【参考文献】