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[发明专利]一种用于太阳直接辐射测量的自由曲面反射镜的设计方法-CN202111521370.6有效
发明人：张健;崇伟;张国玉;吕文华;孙高飞;贺晓雷;刘石;边泽强;苏拾;徐达;杨松州;孟遥;任太阳;杨晓彤;运志坤 -专利权人：长春理工大学;中国气象局气象探测中心
申请日： 2021-12-15 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： G02B27/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于太阳直接辐射测量的自由曲面反射镜的设计方法。属于非成像光学技术领域。本发明根据测量角度要求设置自由曲面反射镜的具体光路结构，根据反射定律和全球太阳直接辐射角度变化规律，设计出满足预定测量要求的自由曲面反射镜，实现全球太阳直接辐射光线经过自由曲面反射镜反射后在传感器中心被接收，得到太阳直接辐射数据，完成太阳直接辐射测量。该自由曲面通过曲面有限元划分得到的。本发明结构紧凑、简单；为后续太阳辐射测量领域新产品和新应用提供理论基础和技术支持。
一种用于太阳直接辐射测量自由曲面反射设计方法

[发明专利]一种变曲率光学积分器的设计方法-CN202110922234.1有效
发明人：苏拾;彭浩文;张国玉;孙高飞;刘石;张健;徐达;杨松洲;孟瑶;孟凡琳 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2021-08-12 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： G02B27/00 文献下载
摘要：一种变曲率光学积分器的设计方法，涉及光学仪器设计技术领域，能够在保证辐照度达到一个太阳常数时，提高输出光斑边缘能量，提升辐照均匀性。包括以下步骤：根据菲涅耳数确定积分器通道口径和数目；利用菲涅耳衍射公式建立变曲率光学积分器二维平面的数学模型，并推导出工作面上的光强分布数学函数，确定各圈子眼透镜焦距；积分器场镜组后表面采用非球面设计，消除旁瓣效应，提高成像质量。本发明的一种变曲率光学积分器安装方便，在保证辐照度达到一个太阳常数下，提高输出光斑边缘能量，提升辐照均匀性。
一种曲率光学积分器设计方法

[发明专利]一种针对暗弱星光模拟器的星点能量细分调节装置-CN202310000007.2在审
发明人：张宇;付跃刚;张国玉;王立;张健;钟俊;苏拾;梁世通;孙高飞;徐达;刘石;杨松洲;孟遥 -专利权人：长春理工大学;北京控制工程研究所
申请日： 2023-01-02 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： G02B6/26 文献下载
摘要：设计一种针对暗弱星光模拟器的星点能量细分调节装置，主要由光纤I、光纤扩束连接器、星点能量衰减器、光阑位置调整机构、光纤收束连接器和光纤II组成，通过星点能量衰减器实现在不影响模拟光谱特征、不降低光源稳定性的前提下，对星点能量的细分调节。同时通过光纤扩束连接器、光阑位置调整机构和光纤收束连接器控制光束传播路径相对于光阑的位置，从而提高星点能量调节范围与细分精度。
一种针对暗弱星光模拟器星点能量细分调节装置

[发明专利]一种用于光纤式太阳模拟器的辐照衰减细分装置-CN202310000063.6在审
发明人：刘石;张杰瑞;陈思文;张宇;张国玉;孙高飞;张健;苏拾;杨松洲;徐达;孟遥 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2023-01-02 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： G02B6/26 文献下载
摘要：设计一种用于光纤式太阳模拟器的辐照衰减细分装置，主要由输入光纤41、光纤扩束装置42、辐照能量衰减器43、光纤收束装置44和输出光纤45组成，通过扩束透镜位姿调整机构423、光阑位置调整机构433和收束变焦透镜位姿调整机构443控制光束路径，通过可调小孔光阑432控制辐照通量，实现在不改变光纤式太阳模拟器光纤耦合情况下的辐照度高精度连续细分调节，同时不影响太阳准直角、辐照均匀性、辐照稳定性、光谱匹配度。
一种用于光纤太阳模拟器辐照衰减细分装置

[发明专利]一种针对太阳模拟器辐照连续可调的遮光装置-CN202110520693.7有效
发明人：刘石;张杰瑞;张国玉;明杉炽;孙高飞;张健;苏拾;陈佳丽;陈思文 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2021-05-13 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： F21S8/00 文献下载
摘要：设计一种针对太阳模拟器辐照连续可调的遮光装置，由三顶三拉调节机构、遮光板结构、辅助旋转结构组成，通过辅助旋转结构带动遮光板结构，可实现遮光板结构中两个带有扇环形通光孔的叠加圆形遮光板之间的相对旋转，从而实现在不改变太阳准直角，不大幅降低辐照均匀度、辐照稳定度、辐照光谱分布时对太阳模拟器的辐照度进行连续的调节。同时，通过三顶三拉调节机构调整遮光板结构相对于聚光系统后光传播路径的俯仰角，弥补装调误差带来的辐照面辐照分布异常。
一种针对太阳模拟器辐照连续可调遮光装置

[发明专利]一种模拟恒星空间位置的机械航架系统-CN201810577754.1有效
发明人：苏拾;张国玉;王凌云;孙高飞;刘石;郑茹;盖竹秋;张健;杨松洲;王浩君 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2018-06-07 - 公布日： 2022-03-22 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种模拟恒星空间位置的机械航架系统，一种卫星敏感器测试用地面模拟光源装置，可为恒星敏感器测试提供太阳光激励信号、恒星光基准信号和扫描恒星光的周期信号；为南、北地球上的敏感器测试提供地球红外激励信号、地球弦宽信号和扫描地球的周期信号，实现对已装恒星的姿态控制敏感器进行在线测试。与现有的恒星敏感器测试系统相比，本发明的恒星敏感器测试用地面模拟光源装置具有结构简单、小巧轻便，机动性强、安全性强等优点，提高对恒星敏感器和南、北地球敏感器进行地面测试和标定的灵活性和方便性。
一种模拟恒星空间位置机械系统

[发明专利]一种氙灯光源太阳模拟器辐照衰减器的设计方法-CN202010397076.8有效
发明人：苏拾;孟凡琳;张国玉;孙高飞;刘石;张健;杨松洲;徐达;王浩君;彭浩文 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2020-05-12 - 公布日： 2022-02-11 - 主分类号： G02B5/00 文献下载
摘要：一种氙灯光源太阳模拟器辐照衰减器的设计方法，涉及光学仪器设计技术领域，提供一种实现太阳模拟器的辐照度大范围调整以及辐照均匀性的衰减器的设计方法，包括以下步骤：确定衰减器形状及安装位置；利用光学扩展量对衰减器进行理论分析，确定通光面积；采用环带法研究衰减器处的辐照分布，以提高辐照均匀性为目的，具体设计衰减器的开孔数量、大小、布置方式等结构参数。本发明的一种氙灯光源太阳模拟器辐照衰减器安装方便，在保证辐照高稳定、高均匀性下，实现辐照度大范围调整，对提高太阳模拟器性能具有重要意义。
一种氙灯光源太阳模拟器辐照衰减器设计方法

[发明专利]用于直接辐射表室内测试的装置及其光轴对准方法-CN201910023062.7有效
发明人：刘石;张宇;张国玉;苏拾;张健;孙高飞;杨松洲;盖竹秋;徐达;吕文华;贺晓雷;边泽强;丁蕾;崇伟;孙立新;闫加俊 -专利权人：长春理工大学;中国气象局气象探测中心;江苏省无线电科学研究所有限公司
申请日： 2019-01-10 - 公布日： 2021-07-13 - 主分类号： G01J1/00 文献下载
摘要：一种用于直接辐射表室内测试的装置及其光轴对准方法中，室内测试装置主要包括聚光系统、氙灯、转向平面反射镜Ⅰ、光学积分器、准直系统、激光器、准直扩束系统、转向平面反射镜Ⅱ和调整机构。使用时，首先保证室内测试装置的光轴与被测直接辐射表的光轴对准；然后将激光器和准直扩束系统移出装置；最后点亮氙灯，氙灯发出的光束依次经过聚光系统、转向平面反射镜Ⅰ、光学积分器、准直系统和转向平面反射镜Ⅱ，并以辐照度优于1353W/㎡、均匀度优于0.5%、准直角小于1°、光束口径大于60mm的光束投射给被测直接辐射，进而实现了被测直接辐射的室内测试工作。
用于直接辐射室内测试装置及其光轴对准方法

[发明专利]一种太阳模拟器低辐照度微调节装置-CN201810946256.X有效
发明人：苏拾;王逸文;张国玉;王凌云;孙高飞;刘石;郑茹;陈启梦;张健;杨松洲;盖竹秋;徐达 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2018-08-20 - 公布日： 2020-12-18 - 主分类号： G01N21/01 文献下载
摘要：本发明公开了一种太阳模拟器辐照度自动调节装置，它包括：透光板、减光转盘、减光转盘驱动器和支架；透光板中心设有减光转盘固定轴；减光转盘中心设有轴套，减光转盘与透光板轴接；透光板和减光转盘驱动器安装在支架上；所述的透光板为圆盘状，设有多个透光通孔，均匀分布在透光板上；所述的减光转盘是设有调光通孔，所述的调光通孔为弧形孔或弧形孔和圆孔组合；分别与各透光通孔在同一弧线上；减光转盘转动，调节光辐照度；本发明还提供了低辐照度微调节太阳模拟器，它是以氙灯为光源的模拟器，辐照度自动调节装设在椭球形聚光镜和光学积分器之间。可以检测和发现低辐照度光敏材料，微调节辐照度，检测结果精准，完整反应低辐照度条件下光敏材料的性能。
一种太阳模拟器辐照微调装置

[发明专利]一种反射式LED太阳模拟器光学系统-CN201810153080.2有效
发明人：苏拾;向阳;张国玉;张健;王立辉;王基强;王逸文;岳贤杰 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2018-02-22 - 公布日： 2020-11-06 - 主分类号： G02B19/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种反射式LED太阳模拟器光学系统，包括：环形LED阵列光源1、抛物面反射镜2、集束式积分棒3和非球面准直透镜4；环形LED阵列光源包括：LED光源11，环形铝基板12、环形散热器13；所述的环形铝基板12中央开有一个正方形孔，以安装集束式积分棒3；LED光源11呈环形阵列式排列在铝基板12上；上方为抛物面反射镜，下方为非球面准直透镜4；所述的集束式积分棒3位于抛物面反射镜2的焦平面处；具有光能利用率高，混光充分、有效提高辐射光谱匹配性和光谱一致性；提高了辐射均匀性、输出辐射照度，在工作面处获得辐射度均匀一致、光谱一致的太阳模拟光斑。
一种反射 led 太阳模拟器光学系统

[发明专利]一种用于太阳敏感器的太阳模拟器-CN201711288269.4有效
发明人：苏拾;张国玉;王凌云;孙高飞;刘石;郑茹;陈启梦;张健;王逸文;王基强 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2017-12-07 - 公布日： 2019-09-06 - 主分类号： F21S8/00 文献下载
摘要：本发明提供一种用于太阳敏感器的太阳模拟器，包括：安装支架，可拆卸地安装于太阳敏感器；姿态调整装置，设置在安装支架上；LED光源模块，设置在姿态调整装置上；以及控制系统，与姿态调整装置和LED光源模块电连接；其中，LED光源模块发出的光线与太阳敏感器的探头对准。本发明提供一种用于太阳敏感器的太阳模拟器，以满足在地面对装星后的太阳敏感器进行现场测试。
一种用于太阳敏感模拟器

[发明专利]一种多光源混合的太阳模拟装置-CN201910022987.X在审
发明人：刘石;张宇;张国玉;苏拾;张健;杨松洲;孙高飞;徐达;盖竹秋 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2019-01-10 - 公布日： 2019-05-21 - 主分类号： G09B23/22 文献下载
摘要：一种多光源混合的太阳模拟装置，包括氙灯、氙灯聚光系统、光学积分器、准直光学系统、半反半透镜、LED阵列和LED光学系统；太阳模拟装置的模拟光束来自两个光源，分别是氙灯和LED阵列，在半反半透镜的作用，将氙灯发出的平行光与LED阵列发出的平行光进行合束，在大辐照度的基础上，叠加了高光谱模拟精度。
氙灯太阳模拟装置半反半透镜多光源平行光准直光学系统光学积分器聚光系统模拟光束辐照度高光谱合束光源叠加

[发明专利]一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源-CN201610355419.8有效
发明人：孙高飞;刘石;张国玉;王凌云;苏拾;郑茹;王浩君;陈启梦;何洋 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2016-05-26 - 公布日： 2019-03-26 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明公布了一种用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源，由氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球组成。氙灯、椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球依次置于同一折转光路上，氙灯发出的光经过椭球聚光镜、狭缝、准直反射镜、光栅、成像反射镜、DMD和积分球后出射，由计算机控制氙灯的发光亮度和DMD像素的工作角度，从而形成可用于星模拟器的波形连续可调的宽光谱均匀光源。
一种用于模拟器波形连续可调光谱均匀光源

[发明专利]一种用于动态星模拟器星图显示器件的焦面调整机构-CN201610711434.1有效
发明人：孙高飞;刘石;张国玉;王凌云;苏拾;郑茹;王浩君;陈启梦 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2016-08-24 - 公布日： 2019-01-18 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明公布了一种用于动态星模拟器星图显示器件的焦面调整机构，由紧固螺钉、外套筒Ⅰ、压簧、挡柱、连接螺杆、导向螺钉、调焦手轮、限位挡圈、径向调整垫片Ⅰ、调整螺钉、径向调整垫片Ⅱ、外套筒Ⅱ组成。通过旋转调焦手轮，使连接螺杆产生连续的轴向位移，实现了既不旋转准直光学系统，也不旋转星图显示器件的焦面调整方法，可对星图显示器件进行连续的径向和轴向位置调整。
一种用于动态模拟器星图显示器件调整机构

[发明专利]一种高辐照LED太阳模拟器光学系统-CN201810153079.X在审
发明人：苏拾;张国玉;王凌云;孙高飞;刘石;郑茹;陈启梦;张健;徐达;王基强;王立辉;王逸文 -专利权人：长春理工大学
申请日： 2018-02-22 - 公布日： 2018-08-24 - 主分类号： F21S2/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种高辐照LED太阳模拟器光学系统，包括：LED阵列光源、球面支架、集束式积分棒和非球面准直透镜；由发散角均为15°的LED光源模块所组成的LED阵列光源安装于球面支架上，对144颗LED光源模块进行空间球面阵列，其辐射通量汇聚到集束式积分棒前端，经集束式积分棒混光与匀光处理后，再利用非球面准直透镜对辐射通量进行准直处理，在工作面上获得高辐照度且均匀一致的太阳模拟辐射光斑。具有结构简单、节能高效、绿色环保等优点，在航天器地面模拟试验、光伏器件开发、材料老化测试、农林培育与医用保健等方面具有广泛地应用。
高辐照积分棒集束式太阳模拟器辐射通量光学系统球面支架准直透镜非球面地面模拟试验光斑光伏器件节能高效均匀一致空间球面老化测试绿色环保太阳模拟医用保健发散角再利用航天器混光匀光准直农林汇聚辐射培育应用开发

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