一种月表尘埃测量用激光散射室

技术领域

本申请涉及月表尘埃测量技术领域，具体而言，涉及一种月表尘埃测量用激光散射室。

背景技术

利用激光散射法测量月表尘埃直径和飞行速度是一种新式的测量方法，具体方法是让尘埃粒子在自由飞行的状态下穿过一束均匀的激光产生散射光，散射光强可反演粒子直径，散射光持续时间可反演粒子飞行速度。

探测原理决定设备表面需开孔以便尘埃粒子飞入设备内进行探测，但开孔设备具有很多弊端，开孔处可能跌落多余物造成设备损坏、开孔处存在的电磁发射会干扰其他设备、开孔不利于空间电磁辐射的防护，杂光从开口处进入引起干扰等。

由于航天器特殊的空间环境适应性和难以维修性，航天电子设备对表面开孔有着严格的限制，同时由于设备内部存在激光器，非预期的激光器光束会在设备内部反射、折射到达光电探测器引起噪声。

发明内容

本申请提供了一种月表尘埃测量用激光散射室，能够规避开孔带来的诸多危害，保证无多余物进入设备，减少杂光干扰、降低对外电磁发射、有效阻挡空间电磁辐射。

为了实现上述目的，本申请提供了一种月表尘埃测量用激光散射室，设置在探测器设备壳体的内部，包括散射室主体、激光器、吸光筒、电路板以及尘埃粒子入口，其中：尘埃粒子入口设置在壳体顶部的外壁上，并且穿过壳体与内部的散射室主体的顶部连通；散射室主体两侧的外壁上设置有第一光路屏蔽槽和第二光路屏蔽槽；激光器设置在第一光路屏蔽槽的下方，吸光筒设置在第二光路屏蔽槽的下方；测量时，激光器发射激光，激光束通过第一光路屏蔽槽进入散射室主体的内部，与通过尘埃粒子入口进入的尘埃粒子接触后，通过第二光路屏蔽槽进入吸光筒的内部；电路板为光电信号放大电路板，设置在散射室主体的前盖板的外壁上。

进一步的，散射室主体的内部还设置有球面反射镜和光电转换器，其中：球面反射镜固定安装在散射室主体的后侧板的内壁上；光电转换器固定安装在散射室主体的前盖板的内壁上。

进一步的，散射室主体的左侧板上设置有第一光路开孔，右侧板上设置有第二光路开孔，其中：第一光路开孔与第一光路屏蔽槽连通；第二光路开孔与第二光路屏蔽槽连通。

进一步的，第一光路开孔和第二光路开孔均为台阶形状，第一光路开孔的内部粘接有第一滤光片，第二光路开孔的内部粘接有第二滤光片。

进一步的，第一光路屏蔽槽和第二光路屏蔽槽的顶部均粘贴有直角三棱镜。

进一步的，散射室主体的前盖板上设置有接线孔，光电转换器的引脚通过接线孔引出，与电路板连接。

进一步的，散射室主体的内壁涂敷有吸光材料。

本发明提供的一种月表尘埃测量用激光散射室，具有以下有益效果：

1、本申请将球面反射镜、光电转换器安装在一个腔体中，并在腔体的光路开孔中粘接有滤光片，探测测量时，使外部尘埃能够直接进入激光散射室内部，防止尘埃粒子对探测器壳体内部其他电路元件的影响。

2、本申请设置的尘埃粒子入口能够对飞入的尘埃粒子进行准直，使其穿过激光束，同时遮挡外部杂光进入散射室引起噪声；并且在散射室主体外部两侧安装了光路屏蔽槽，阻断了电磁辐射和空间粒子辐射通过光路开孔的传播路径，避免设备之间的干扰及空间辐射对应的影响，配合直角三棱镜完成光路转向，既能完成光信号传输又能隔绝辐射传播。

3、本申请将光信号和电信号进行了隔离，仅通过散射室前盖板上的接线孔就实现了光信号和电信号的连接，防止散射室内部的杂光进入光电信号放大电路板而引起噪声；并且在散射室的内壁涂敷了吸光材料，防止尘埃粒子产生的无用散射光经过二次散射或反射进入光电转换器而引起噪声。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的月表尘埃测量用激光散射室的示意图；

图2是根据本申请实施例提供的月表尘埃测量用激光散射室探测器设备壳体内部的示意图；

图3是根据本申请实施例提供的散射室主体的内部示意图；

图4是根据本申请实施例提供的光电转换器与电路板连接的示意图；

图5是根据本申请实施例提供的光路开孔和滤光片位置的示意图；

图6是根据本申请实施例提供的直角三棱镜位置的示意图；

图中：1-壳体、2-尘埃粒子入口、3-散射室主体、31-第一光路屏蔽槽、32-第二光路屏蔽槽、33-电源通讯组件、34-第一光路开孔、35-第二光路开孔、36-第一滤光片、37-第二滤光片、38-直角三棱镜、4-激光器、5-吸光筒、6-光电信号放大电路板、7-前盖板、71-接线孔、8-球面反射镜、9-光电转换器、10-激光束。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-2所示，本申请提供了一种月表尘埃测量用激光散射室，设置在探测器设备壳体1的内部，包括散射室主体3、激光器4、吸光筒5、电路板6以及尘埃粒子入口2，其中：尘埃粒子入口2设置在壳体1顶部的外壁上，并且穿过壳体1与内部的散射室主体3的顶部连通；散射室主体3两侧的外壁上设置有第一光路屏蔽槽31和第二光路屏蔽槽32；激光器4设置在第一光路屏蔽槽31的下方，吸光筒5设置在第二光路屏蔽槽32的下方；测量时，激光器4发射激光，激光束10通过第一光路屏蔽槽31进入散射室主体3的内部，与通过尘埃粒子入口2进入的尘埃粒子接触后，通过第二光路屏蔽槽32进入吸光筒5的内部；电路板为光电信号放大电路板6，设置在散射室主体3的前盖板7的外壁上。

具体的，本申请实施例提供的月表尘埃测量用激光散射室能够规避在散射室上开孔所带来的诸多危害，保证无多余物进入探测器设备壳体1的内部，减少了杂光干扰、降低对外电磁发射、有效阻挡空间电磁辐射。其中，探测器设备主要用于对尘埃粒子进行探测，其壳体1内部除了设置有激光散射室外，还设置有电源通讯组件33等电路元件，为了避免尘埃粒子进入壳体1内部对电源通讯组件33等电路元件造成影响，本申请实施例设置尘埃粒子入口2穿过壳体1后直接与内部的散射室主体3进行连通，使尘埃粒子直接进入散射室主体3内部与激光束10接触进行测量，不会对壳体1内部的电源通讯组件33造成影响和干扰；尘埃粒子入口2主要用于尘埃粒子的进入，优选为方形入口，由于方形入口具有一定的高度，能够对进入散射室主体3内部的尘埃粒子进行准直，使其穿过散射室主体3内部的激光束10，并且也可以阻挡尘埃粒子视场以外的杂光进入散射室主体3内部，防止对光电转换器9造成的噪声影响变大；散射室主体3两侧分别设置有第一光路屏蔽槽31和第二光路屏蔽槽32，光路屏蔽槽一方面能够使激光束10通过，另一方面还能够阻挡电磁辐射或者空间粒径辐射的传播，防止其进入散射室主体3的内部；激光器4设置在第一光路屏蔽槽31的下方，主要用于激光的发射，下方的入射激光会通过第一光路屏蔽槽31进入散射室主体1的内部；吸光筒5主要用于接收激光，设置在第二光路屏蔽槽32的下方，散射室主体3内部的出射激光通过第二光路屏蔽槽32进入下方的吸光筒；测量时，激光器4发射激光，激光束10通过第一光路屏蔽槽31进入散射室主体3的内部，从散射室主体3的一侧射向另一侧，并与通过尘埃粒子入口2进入的尘埃粒子接触，然后射出散射室主体3，通过第二光路屏蔽槽32进入下方的吸光筒5；光电信号放大电路板6固定在散射室主体3的前盖板7的外壁上，用于向内部的光电转换器9提供工作所需的电能并放大其光电转换信号。

进一步的，如图3所示，散射室主体3的内部还设置有球面反射镜8和光电转换器9，其中：球面反射镜8固定安装在散射室主体3的后侧板的内壁上；光电转换器9固定安装在散射室主体3的前盖板7的内壁上。球面反射镜8粘接在散射室主体3的后侧板的内壁上，通过尘埃粒子入口2进入散射室主体3内部的尘埃粒子会穿过激光光束，其散射光会四散，到达球面反射镜8的部分光线会被聚光到达前方光电转换器9表面形成电信号；光电转换器9粘接在散射室主体3的前盖板7的内壁上，通过光电效应将光信号转换为电信号。

进一步的，如图5所示，散射室主体3的左侧板上设置有第一光路开孔34，右侧板上设置有第二光路开孔35，其中：第一光路开孔34与第一光路屏蔽槽31连通；第二光路开孔35与第二光路屏蔽槽32连通。散射室主体3两侧的侧板上设置有光路开孔，保证激光光束能够平稳的从散射室主体3的一侧射入，从另一侧射出；第一光路开孔34用于激光束10的射入；第二光路开孔35用于激光束10的射出。

进一步的，第一光路开孔34和第二光路开孔35均为台阶形状，第一光路开孔34的内部粘接有第一滤光片36，第二光路开孔35的内部粘接有第二滤光片37。光路开孔优选设计成方形台阶结构，便于滤光片的安装；滤光片主要使激光束10射入或者射出散射室主体3，并且能够阻挡尘埃粒子和其他多余物，防止尘埃粒子和其他多余物从光路开孔进入壳体1的内部，从而对壳体1内部的电源通讯组件33等电路元件造成干扰。

进一步的，如图6所示，第一光路屏蔽槽31和第二光路屏蔽槽32的顶部均粘贴有直角三棱镜38。直角三棱镜38用于反射激光束10，激光器4发射出来的激光束10进入第一光路屏蔽槽31后，通过顶部的直角三棱镜38反射90°后，进入散射室主体3的内部；从散射室主体3内部射出的激光束10通过直角三棱镜38反射90°后，进入第二光路屏蔽槽32，最终进入下方的吸光筒5。

进一步的，如图4所示，散射室主体3的前盖板7上设置有接线孔71，光电转换器9的引脚通过接线孔71引出，与电路板6连接。光电转换器9粘接在散射室主体3的前盖板7的内壁上，其两个引脚通过散射室主体3的前盖板7上的接线孔71引出，光电信号放大电路板6安装在散射室主体3的前盖板7的外壁上，与光电转换器9的引脚连接，散射室主体3的前盖板7为光信号和电信号的分界面，内侧为光信号，外侧为电信号，通过散射室主体3的前盖板7上的接线孔71实现了光信号和电信号的连接，光电信号放大电路板6为光电转换器9提供工作所需的电能并放大其光电转换信号，球面反射镜8反射的尘埃粒子散射光到达光电转换器9后会转换为电信号，被光电信号放大电路板6放大后，被壳体1内部的电源通讯组件33采集并进行后续的处理。

进一步的，散射室主体3的内壁涂敷有吸光材料。尘埃粒子产生的散射光只有一部分通过球面反射镜8聚光后进入光电转换器9，其余散射光未通过球面反射镜8聚光产生不了感应信号，但未聚光的散射光会通过散射室主体3的内壁反射和折射，同样可以到达光电转换器9，这样就会产生噪声对光电转换器9形成干扰；而在散射室主体3的内部，除球面反射镜8、滤光片以及光电转换器9外，均涂敷有吸光材料，除了到达球面反射镜8的尘埃粒子散射光被聚光处理外，其他方向的散射光均会被吸光材料吸收，防止经过二次散射或反射进入光电转换器9引起噪声产生干扰。

具体的，本申请实施例提供的月表尘埃测量用激光散射室在工作过程中主要包括尘埃粒子的进入、激光光束的射入与射出以及尘埃粒子散射光的采集。其中，尘埃粒子通过顶部的尘埃粒子入口2进入壳体1内部的散射室主体3的内部，在进入的同时，对其进行了准直；激光器4发射的激光束10进入第一光路屏蔽槽31，通过第一光路屏蔽槽31顶部的直角三棱镜38反射，并穿过第一滤光片36和第一光路开孔34，射入散射室主体3的内部，然后与进入散射室主体3内部的的尘埃粒子接触，随后穿过第二滤光片37和第二光路开孔35，从散射室主体3的内部射出，通过第二光路屏蔽槽32顶部的直角三棱镜38反射进入第二光路屏蔽槽32，最后进入下方的吸光筒5；而尘埃粒子与激光光束在散射室主体3内部接触后，一部分散射光通过球面反射镜8聚光后进入光电转换器9，光电转换器9将光信号转换为电信号，并通过接线孔71处的引脚引出传输至光电信号放大电路板6，经过光电信号放大电路板6放大后，传输至电源通讯组件33进行分析与处理；而尘埃粒子产生的另一部分散射光，没有通过球面反射镜8聚光，会直接被散射室主体3内壁的吸光材料吸收。本申请实施例将球面反射镜8、光电转换器9安装在一个腔体中，并在腔体的光路开孔中粘接有滤光片，探测测量时，使外部尘埃能够直接进入激光散射室，并且不会外泄，防止尘埃粒子对探测器壳体1内部其他电路元件的影响和干扰。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。