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1、航天返回與遙感第35卷第5期46SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING2014年10月高熱流CCD器件散熱與精密控溫技術(shù)童葉龍李國(guó)強(qiáng)余雷耿利寅（北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部空間熱控技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100094）摘要為保證空間相機(jī)CCD器件處于較小的溫度波動(dòng)范圍，根據(jù)焦面組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)仿真分析的方法，對(duì)空間相機(jī)大功率CCD器件的散熱方法和精密溫度控制策略作了初步研究。首先介紹了大功率CCD器件的熱設(shè)計(jì)要求，分析了大功率CCD器件熱控設(shè)計(jì)特點(diǎn)，提出了采用微型熱管的技術(shù)途徑解決小空間、高熱流密度器
2、件的熱量收集與排散方案，采用了基于積分分離式PI控制的電加熱主動(dòng)控溫策略。熱分析結(jié)果表明，熱控方案可以滿足CCD器件的散熱需求以及±0.2℃的高精度、高穩(wěn)定度溫度控制要求。關(guān)鍵詞電荷耦合器件熱量排散精密溫度控制空間相機(jī)中圖分類號(hào):V423.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1009-8518(2014)05-0046-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2014.05.007HeatDissipationandPreciseTemperatureControlforHigh-powerCCDAssemblyTO
3、NGYelongLIGuoqiangYULeiGENGLiyin（BeijingKeyLaboratoryofSpaceThermalControlTechnology,BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering,Beijing100094,China）AbstractInordertokeepthetemperatureofCCDassembly,aheatdissipatingschemeandprecisetem-peraturecontrolstrategyforhigh-
4、powerCCDassemblyarestudiedbysimulationaccordingtothestructurecharacteristicsofthefocalplaneapparatus.Therequirementsofthethermaldesignofhigh-powerCCDassem-blyareintroducedandthefeatureofthermaldesignofhigh-powerCCDassemblyisanalyzed.Thetechnologybasedonmicroheatpipei
5、sintroducedtosolvethethermaldissipationproblems.Thetemperaturecontrolstrategyisproposedbasedontheintegral-separatedPIactivethermalcontrol.ThethermalperformanceissimulatedbymeansofThermalDesktop.Theresultsshowthatusingofactivethermalcontrolheatingandregulationsystemsc
6、anmeetthestrongrequirementsintermsofthermalstabilityandtemperaturelevels.Keywordscharge-coupleddevice;heatrejection;precisetemperaturecontrol;spacecamera0引言空間相機(jī)的成像品質(zhì)除了與相機(jī)光—機(jī)部分的性能有關(guān)外，CCD器件的溫度控制也是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響信噪比的數(shù)值。理論上，CCD器件的溫度每升高6~9℃，其成像時(shí)暗電流將增大一倍。所以，控制好焦平面CCD器件的溫度，成為獲得
7、高品質(zhì)成像的一個(gè)重要因素。隨著空間分辨率和輻射分辨率要求的提高，TDICCD器件代替了傳統(tǒng)的單線陣CCD器件，成為空間相機(jī)常用技術(shù)手段。通常單線陣CCD器件的熱耗在0.2W左右，而TDICCD的熱耗則大得多，一般為2~10W。收稿日期：2014-04-25第5期童葉龍等:高熱流CCD器件散熱與精密控溫技術(shù)47由于CCD器件本體尺寸小，其熱流密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般電子設(shè)備。以某高分辨率相機(jī)為例，焦平面TDICCD2[1]器件的體積為60mm×30mm×2mm，質(zhì)量?jī)H15g，熱容僅12J／℃，熱流密度近2000W/m。大功率CCD器件具有
8、體積小、質(zhì)量小、熱容小、功耗大等基本特點(diǎn)，在一個(gè)軌道周期內(nèi)相機(jī)工作時(shí)間較短，而非工作時(shí)間較長(zhǎng)。工作時(shí)，CCD器件功率密度較大，不工作時(shí)則完全不發(fā)熱，因此，CCD[2]器件溫度容易受到自身工作熱耗、外熱流及相機(jī)焦面其它發(fā)熱部件等的影響而出現(xiàn)大幅波動(dòng)。CCD器件背后
