制冷机在空间红外遥感领域的应用研究-论文.pdf

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1、第20卷第2期真空与低温2014年4月Vacuum&Cryogenics1l3制冷机在空间红外遥感领域的应用研究杨雪，茅年清，徐圣亚(北京空间机电研究所，北京100094)摘要：空间红外遥感探测器主要采用机械制冷机冷却到工作温度，以获得最佳探测效果。通过对国内外红外遥感探测器用制冷机的研究，分析了机械制冷机的发展方向，即大冷量和深低温的制冷机；讨论了制冷机的两个主要性能评价方法，寿命评价和微振动评价；总结了制冷机电磁兼容性、制冷机探测器耦合设计方面取得的经验和需要开展的工作。关键词：机械制冷机；大冷量；深低温；寿命评价；微振动；

2、电磁兼容；耦合设计中图分类号：TB66；TP722．6文献标志码：A文章编号：1006-7086(2014)02-0113-04DOI：10．3969／i．issn．1006—7086．2014．02．011RESEARCHoFCRYoCOoLERAPPLICATIoNINSPACEINFRAREDSENSoRSYSTEMYANGXue，MAONian-qing，XUSheng-ya(BeijingInstituteofSpaceMechanics&Electricity，Beijing100076，China)Abstract

3、：Mechanicalcryocoolerhasbeenprofoundlyusedinspaceinfraredremotesensorsystemtoprovidelowwork—ingtemperaturefordetectors．BycomparingthedevelopmentsofinfraredremotesensorandmechanicalcryocoolerbothinChinaandabroad，moreresearchworkneedtobedoneonbothhighcapacityandverylow

4、temperaturecryocoolersinthefu—ture．Inaddition，twoimportantperformanceevaluationmethods，lifetimeandvibrationarediscussed．Theachievementsandfutureworksonelectromagneticcompatibilityandcouplingdesignbetweencryoeoolerandsensorhavebeendiscussed．Keywords：mechanicalcryocool

5、er；highcapacity；verylowtemperature；lifetimetest；vibration；EMCdesign；COU—piingdesign国内空间制冷机经过多年的发展，尤其是线性0引言直线电机、板弹簧支撑和间隙密封等技术的应用及现代空问红外遥感探测器多选用红外光子型半加工工艺和装配技术的进步，已经具备一定的基础，导体光电探测器，常用的半导体材料有HgCdTe、生产的空间制冷机性能基本满足红外遥感领域的需InSb、PtSi等。这些红外半导体材料的禁带宽度窄、求。但是，与国外先进的制冷机及国内未来红外技红

6、外光量子能量小，而且在较高温度下会产生固有术对空间制冷的需求相比，目前国产空间制冷机技热激发，导致大的暗电流和噪声。为了降低红外探术还存在很大不足。文章主要针对空间制冷机发展测器的噪声，获得高的信噪比，需要使用空问制冷机中的应用需求、性能评价和设计提升展开讨论，以促对探测器制冷，使其处于低温状态工作(通常工作进相关方面的研究，提高我国自主研发空间制冷机于200K以下)。的技术水平与地面制冷机相比，空问制冷机工作环境特殊，1制冷机的新需求如超高真空、微重力、空间无法维修、有限的卫星能源和安装空间等，这客观上决定了空间制冷机必须1．

7、1大冷量制冷机需求严格满足高可靠性和长寿命等要求]。随着探测器像元规模的日益增加，对制冷机的收稿日期：2013—12-06作者简介：杨雪(1982一)，女，山东省人，工程师，主要从事制冷机应用技术研究。E-mail：snowyangster@163．con114真空与低温第20卷第2期制冷量提出了更高的要求，以满足探测器的信噪比开发，部分已经在红外遥感系统成功应用，如美国及成像质量。长线阵大面阵探测器的发展对大冷量NorthropGrumman公司的HCC大冷量型制冷机和制冷机的需求也愈加迫切，有些项目对80K温度时HEC高效制

8、冷机已经成功应用于NEWT和MIRI载制冷量的需求已经达到了10w。国外在大冷量制荷。表1列出了部分国外大冷量制冷机及其制冷指冷机的发展方面已取得很大进展，与国内相比相对标，可以看出，美国NorthropGruman公司的HCC大领先。美国NorthropGru