[發(fā)明專利]衛(wèi)星地面微振動測試系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210285577.2
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102798459A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙發(fā)剛;周徐斌;申軍烽;顧亦磊;杜冬;滿孝穎
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動測試領(lǐng)域，具體是一種通過高靈敏度加速度/位移傳感器和高精度采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星地面微振動測試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微振動，即微小量級的振動，一般為加速度，由于航天器在軌運(yùn)行時處于失重狀態(tài)，其自身及其有效載荷動作會引起微小振動，振動的來源主要包括推進(jìn)器工作、活動部件工作等，其振動頻率在0.01～300Hz，振動幅度為10^-5～10^-2g量級。

隨著我國新一代高分辨率對地觀測衛(wèi)星技術(shù)不斷發(fā)展，星上敏感載荷以及結(jié)構(gòu)等分系統(tǒng)逐漸認(rèn)識到微振動對敏感載荷的嚴(yán)重影響。

由于微振動信號產(chǎn)生的頻率較低、幅值小，采用普通的測量儀器測試不能實(shí)現(xiàn)真實(shí)信號有效采集，致使真實(shí)信號混雜于噪聲中，對進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和分析造成困難，甚至導(dǎo)致錯誤結(jié)論，利用傳統(tǒng)的振動測試設(shè)備已不能滿足微振動信號的采集。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)目前還沒有成熟有效的微振動測試系統(tǒng)，如文獻(xiàn)《航天器微振動信號的地面測試方法》，航天器環(huán)境工程，2011年02月發(fā)表，此文獻(xiàn)中提及微振動測試設(shè)備的一些信息，但是，其實(shí)現(xiàn)還是基于傳統(tǒng)采集設(shè)備，當(dāng)幅值更低的信號時，就無法實(shí)現(xiàn)微振動信號的采集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種衛(wèi)星地面微振動測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效解決了微振動真實(shí)信號淹沒于噪聲中的弊端，對仿真衛(wèi)星在軌狀態(tài)的地面微振動測試與分析具有重大指導(dǎo)意義。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種衛(wèi)星地面微振動測試系統(tǒng)，包括高靈敏傳感器、抗混疊濾波器、高模數(shù)轉(zhuǎn)換率采集器和高精度控制器，所述高靈敏傳感器與抗混疊濾波器相連接，所述抗混疊濾波器與高模數(shù)轉(zhuǎn)換率采集器相連接，所述高模數(shù)轉(zhuǎn)換率采集器與高精度控制器相連接，其中：

-高靈敏傳感器，用于提取擾動源/載荷附近的振動信號；

-抗混疊濾波器，用于對高靈敏傳感器提取的振動信號進(jìn)行抗混疊濾波形成壓電信號；

-高模數(shù)轉(zhuǎn)換率采集器，用于將壓電信號生成數(shù)字信號；

-高精度控制器，用于控制數(shù)字信號的顯示、存儲和分析。

所述高靈敏傳感器為角線加速度/位移傳感器，采用高性能屏蔽電纜，以電壓為幅值的時間序列，并轉(zhuǎn)化為工程單位。

所述高模數(shù)轉(zhuǎn)換率采集器的幅值范圍可自適應(yīng)調(diào)節(jié)，包括傳輸線和數(shù)據(jù)采集卡，所述傳輸線用于實(shí)現(xiàn)信號的抗干擾屏蔽傳輸，所述數(shù)據(jù)采集卡用于對壓電信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

所述高精度控制器的數(shù)據(jù)存儲支持多種數(shù)據(jù)格式，所述數(shù)據(jù)格式為.xls、.mat、.txt、.dat。

所述高精度控制器包括采集分析軟件，所述采集分析軟件用于分析數(shù)字信號。

所述衛(wèi)星地面微振動測試系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)包括傳感器指標(biāo)和采集系統(tǒng)指標(biāo)，其中：

所述傳感器指標(biāo)包括：

-線加速度傳感器靈敏度：≥1000mv/g；

-線加速度傳感器量程：≤0.2g；

-線加速度傳感器分辨率：≤10^-5g；

-線加速度傳感器頻響范圍：0.1~500Hz；

-角加速度傳感器量程：±10rad/s²；

-角加速度傳感器分辨率：≤0.001rad/s²；

所述采集系統(tǒng)指標(biāo)包括：

-系統(tǒng)噪聲：≤3μV；

-系統(tǒng)采樣頻率：24Bit。

本發(fā)明提供的衛(wèi)星地面微振動測試系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

1、高靈敏度傳感器的選取，能夠?qū)崿F(xiàn)微振動信號的準(zhǔn)確感知，采用高性能屏蔽電纜提高信號的抗干擾能力和減少信號傳輸過程中的衰減；

2、采集器設(shè)計為幅值范圍可自適應(yīng)調(diào)節(jié)，能夠適應(yīng)不同量級的星上干擾源試驗驗證時提高信號準(zhǔn)確度；

3、能夠?qū)崿F(xiàn)采集試驗過程中對產(chǎn)生的微小角加速度信號(角位移)進(jìn)行有效識別；

4、微振動試驗采集過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)所有通道的同步采樣，并可根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速的變化實(shí)現(xiàn)等角度采樣以及恒定轉(zhuǎn)速下的等時間采樣；

5、采樣過程中的數(shù)據(jù)實(shí)時顯示與簡易處理，包括頻譜分析、功率譜分析、相關(guān)分析以及瀑布圖分析等，數(shù)據(jù)存儲支持支持?jǐn)?shù)據(jù)的.xls、.mat、.txt、.dat等多種數(shù)據(jù)格式；

6、為了適應(yīng)后續(xù)升級，該微振動測試系統(tǒng)可支持硬件擴(kuò)展和軟件功能擴(kuò)展。

本發(fā)明提供的衛(wèi)星地面微振動測試系統(tǒng)，從整個設(shè)計、裝配和測試的過程來看，可以得出以下結(jié)論：