[發(fā)明專利]便攜式微納衛(wèi)星常壓熱試驗測控系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201511000839.6
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105784170B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尚永紅;龔喆;王晶;楊曉寧;楊勇;李西園;張皓;馬昆
• 申請（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號: G01K7/18
• 分類號: G01K7/18;G05D23/19;G01N33/00;G01M99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種便攜式微納衛(wèi)星常壓熱試驗測控系統(tǒng)，包括用于航天器真空熱試驗的輔助外熱流模擬系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、污染測量系統(tǒng)，其中輔助外熱流模擬系統(tǒng)通過控溫儀與電源通過試件局部加熱器產(chǎn)生所設(shè)定的熱流密度；溫度測量系統(tǒng)主要借助于鉑電阻獲取試件表面溫度；污染測量系統(tǒng)包括天平頻率和玻璃試片污染量測量系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)可在常壓環(huán)境模擬微納衛(wèi)星在軌所受外熱流并對相應(yīng)的熱特性、污染量進(jìn)行測量，快速、便捷完成微納衛(wèi)星的常壓熱試驗，可靠性和靈活性高，有效減少試驗花費和試驗周期，提高生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器地面試驗驗證技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納衛(wèi)星的便攜式集成常壓熱試驗測控方法與系統(tǒng)，通過便攜式測控系統(tǒng)在常壓熱試驗中實現(xiàn)微納衛(wèi)星的輔助外熱流控制模擬、試件內(nèi)各單機(jī)設(shè)備的溫度測量和污染量測量的功能。

背景技術(shù)

隨著我國航天任務(wù)的多樣化和航天型號的發(fā)展，微納衛(wèi)星的應(yīng)用越來越廣泛，為了對其在極端溫度環(huán)境下的工作能力進(jìn)行驗證并對早期缺陷進(jìn)行篩除，通常使用常壓熱循環(huán)設(shè)備配合試驗測控系統(tǒng)進(jìn)行驗證。

近些年來，新建常壓熱循環(huán)設(shè)備逐漸增多，為每處設(shè)備都配套相應(yīng)的試驗測控系統(tǒng)成本過大。同時，試驗中涉及的溫度數(shù)據(jù)、控制量數(shù)據(jù)以及污染數(shù)據(jù)所對應(yīng)的PLC模塊、數(shù)采儀器以及電源也都固定在容器機(jī)柜中，攜帶不便，不利于在外場常壓熱循環(huán)設(shè)備處遷移搭建系統(tǒng)；如需要借用現(xiàn)有環(huán)模容器的配套設(shè)備，需等待試驗間隙，對設(shè)備進(jìn)行拆除搬運，人力資源消耗大；通過臨時搬運設(shè)備搭建的系統(tǒng)，無指定的計算機(jī)進(jìn)行上位機(jī)數(shù)據(jù)處理，造成數(shù)據(jù)存儲不方便，數(shù)據(jù)安全性降低。此外，系統(tǒng)相對獨立，接口之間缺少監(jiān)測手段，無法提供儀器報警等功能。

因此，設(shè)計和發(fā)明一種專供微納衛(wèi)星外場常壓試驗使用，滿足攜帶方便，實現(xiàn)輔助外熱流模擬以及污染數(shù)據(jù)測量，提供上位機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析存儲等功能的系統(tǒng)具有積極的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種針對微納衛(wèi)星在外場常壓環(huán)境下實現(xiàn)輔助外熱流模擬控制與污染量測量的便攜式系統(tǒng)和方法，滿足未來航天器常壓熱試驗測控系統(tǒng)安全性、靈活性高的需求，并兼具一定的擴(kuò)展能力。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

便攜式微納衛(wèi)星常壓熱試驗測控系統(tǒng)，包括航天器真空熱試驗的輔助外熱流模擬系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)和污染測量系統(tǒng)，其中，輔助外熱流模擬系統(tǒng)包括加熱裝置、開關(guān)電源及溫度梯度控制器，每個溫度梯度控制器電連接加熱裝置以實現(xiàn)3路以上的加熱能力，根據(jù)溫度測量系統(tǒng)采集的溫度數(shù)據(jù)，計算出各個回路所需要的電流，通過開關(guān)電源提供電流輸出；溫度測量系統(tǒng)由溫度傳感器、電連接器、PLC和模擬量采集模塊(AI卡)構(gòu)成，在微納衛(wèi)星表面以及工裝上固定溫度傳感器，溫度傳感器經(jīng)相應(yīng)電纜后，由AI卡對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過電連接器與PLC連接并由PLC對采集的模擬量進(jìn)行換算，提供60點以上的溫度測量能力；污染測量系統(tǒng)包括污染量傳感器、污染頻率轉(zhuǎn)換器、PLC和為污染量傳感器提供穩(wěn)定工作溫度環(huán)境的模擬量輸出模塊(AO卡)、控溫電源，在微納衛(wèi)星的工裝上或者常壓試驗設(shè)備內(nèi)布置污染量傳感器，其中，污染量傳感器包括污染量天平和玻璃試片,通過污染頻率轉(zhuǎn)換器將污染量傳感器輸出的頻率信號轉(zhuǎn)換成PLC可采集的頻率，同時污染量天平中自帶溫度傳感器，溫度采集系統(tǒng)自帶溫度傳感器端獲取天平溫度，PLC根據(jù)溫度數(shù)據(jù)計算控溫所需的電流，通過AO卡輸出。

其中，加熱裝置為加熱片或紅外石英燈。

其中，溫度傳感器為鉑電阻。

其中，PLC的型號為S7-314-2PN/DP，AI卡型號為SM331。

其中，溫度傳感器、加熱裝置、污染量傳感器都是通過Y27系列穿墻密封電連接器在保證密封性的基礎(chǔ)上實現(xiàn)與容器外設(shè)備的連接。

其中，污染量天平通過專用LEMO插頭電連接入由PLC構(gòu)成的集成測控系統(tǒng)；溫度傳感器和加熱裝置通過Y27-2437ZJBM系列電連接器連入由PLC構(gòu)成的集成測控系統(tǒng)。