[發明專利]一種相機快門微振動物理仿真測試處理系統及其測試方法

有效

• 申請號: 201310446505.6
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103472669A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 楊文濤;程偉;李果;李雪;王成倫;韓偉;劉鳳晶;趙煜;王光遠;沈中
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部;北京航空航天大學
• 主分類號: G03B43/02
• 分類號: G03B43/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種相機快門微振動測試方法，可用于對航天器相機快門裝置微小擾動載荷在六個自由度上的振動信號進行動態測量。

背景技術

相機快門是衛星成像的主要器件，用于控制曝光時間的長短。由于質量不平衡，軸承制造缺陷以及電機噪聲等原因，快門對星體產生周期性和寬帶微小擾振力，這些擾振力經過它們內部動態特性的調制和放大，會對遙感衛星（GF-4）的光路指向精度和穩定度產生較大影響。考慮到快門裝置安裝在成像裝置附近，這種影響就顯得尤為重要。快門擾振模型建立時需要考慮的因素比較多，如轉速、軸承碰撞諧波及其內部結構動態特性、安裝結構動態特性影響等，使得其模型的建立、標定和檢驗具有相當的難度。

由于航天器擾動源的擾動很小，個別有效載荷如動量輪在空間三個方向只能產生幾十毫牛頓甚至幾毫牛頓的微弱擾動，要想在具有相對強烈干擾背景噪音的地面實驗室中測量此類擾動十分困難，而其對應傳感器的精度要求非常高。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種相機快門微振動測試方法，測量并分析航天器相機快門裝置在空間六個自由度上的動態特性，為提高航天器的姿態控制精度和加強航天器的安全設計提供可靠的測試數據。

本發明的技術方案是：一種相機快門微振動物理仿真測試處理系統，包括相機快門、六邊形轉接板、六分量八傳感器擾振力測試臺、數據采集和處理系統；六分量八傳感器擾振力測試臺通過六邊形轉接板與相機快門相連；數據采集和處理系統與六分量八傳感器擾振力測試臺相連；所述的數據采集和處理系統包括數據采集模塊和計算機；六分量八傳感器擾振力測試臺測量得到相機快門運行中的微振動數據，并送至數據采集和處理系統進行分析處理，得到相機快門的擾振力。

還包括加速度傳感器，用于測量相機快門擾振時的加速度。

所述的數據采集模塊為LMS公司的LMS?SCANDⅢ數據采集模塊。

一種相機快門微振動物理仿真測試處理系統的測試方法，步驟如下：

1）將標定盤安裝在六分量八傳感器擾振力測試臺上，用螺栓將其擰緊；標定盤是一個正方形鋁盤，所述標定盤四個側面上各自均布有3個敲擊點，上表面上布有4個敲擊點，下表面與六分量八傳感器擾振力測試臺連接；

2）用力錘依次敲擊標定盤上的16個敲擊點，并采集力錘的時域信號、敲擊每個點時六分量八傳感器擾振力測試臺的輸出電壓信號，得到頻響函數；

3）通過步驟2）得到的頻響函數獲得標定矩陣；

4）拆下標定盤；

5）將相機快門通過六邊形轉接板安裝在六分量八傳感器擾振力測試臺上，并用螺栓擰緊；

6）相機快門通電開始工作；

7）六分量八傳感器擾振力測試臺對相機快門進行測試，并通過數據采集和處理系統采集相機快門工作時的電壓時域信號；

8）將步驟7）得到的電壓時域信號進行傅里葉變換得到電壓的頻域信號；

9）將步驟8）得到的電壓頻域信號與標定矩陣相乘得到相機快門擾動力的頻域信號；

10）將步驟9）得到的相機快門擾動力的頻域信號進行反傅里葉變換可以得到擾動力的時域信號，即完成對微振動信號的處理。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

（1）本發明通過八個普通壓電傳感器的合理布置，從而使得六個自由度的微擾動信號可以利用現有的單向壓電力傳感器來測量，克服了缺少高精度三向傳感器的問題，使得測量精度大大提高。同時，本發明所采用高精度加速度傳感器可以提高加速度測試精度。

（2）本發明測量裝置和被測量試件分離，不需要在被測試件上安裝附加設備和傳感器，不影響被測試件的動態特性，不損傷被測試件結構，試驗完畢后試件還可以正常使用。

（3）本發明通過合理調節螺栓的預緊力，實現了信號的放大并可以進行具有較大質量擾動源的實際運行條件下的精確測量，提高了測量的可靠性。

（4）本發明的擾動源可以置于測量系統內部或外部，提高了測量系統的適應性。

附圖說明

圖1為一種相機快門微振動物理仿真測試處理系統示意圖；

圖2為本發明標定點位置示意圖；

圖3為本發明方法流程圖。

具體實施方式