[發明專利]一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統

在審

• 申請號: 201911055510.8
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN111006600A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 張立東;王健;郭春輝;王雷;王濤
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K11/32
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：包括測量光路模塊、測量光光源、測量光解調模塊、數據處理及通信模塊、供電模塊、傳感器陣列，其中：

測量光路模塊：接收測量光光源發射的相同波長的測量光，對測量光光路方向進行控制，根據數據處理及通信模塊發送的光路選通指令將該路測量光通過指定光纖輸出至傳感器陣列；接收傳感器陣列輸入的包含測點溫度信息或測點形變信息的衍射光信號，根據數據處理及通信模塊發送的光路選通指令對該信號光路方向進行控制，將該信號送入測量光解調模塊；

測量光光源：向測量光路模塊發射指定波長的測量光；

測量光解調模塊：對衍射光信號的波長進行解調，將衍射光信號轉換為包含測點溫度或形變數據的數字信號，并將該數字信號發送至數據處理及通信模塊；

數據處理及通信模塊：對衍射光信號轉換的數字信號包含的數據進行換算，將該數字信號對應的傳感器陣列測點位置信息及換算所得溫度或形變量進行存儲，當傳感器陣列所有測點位置信息及對應的溫度或形變量信息存儲完成后，根據外部調用指令將傳感器陣列所有測點位置信息及對應的溫度或形變量信息打包輸出；同時根據模塊選通周期定時向測量光路模塊發送光路選通指令；

傳感器陣列：根據衛星熱控及機械測量需求均設置于衛星設備表面指定位置，通過光纖進行串聯，接收測量光光源發射的指定波長的測量光，改變測量光的波長，將衍射后的包含測點溫度信息或測點形變信息的衍射光信號發送至測量光路模塊；

供電模塊：為其他模塊進行供電。

2.根據權利要求1所述的一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：還包括狀態監測模塊，其中：

狀態監測模塊采集其他模塊的電壓模擬量，供數據處理及通信模塊定期調用，通過數據處理及通信模塊判斷各模塊的工作狀態是否正常，并將各模塊工作狀態進行存儲，對工作狀態不正常的模塊進行主備份切換。

3.根據權利要求1所述的一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：所述測量光路模塊包括光路選通開關、環形器，其中：

光路選通開關：對環形器輸送的光源根據數據處理及通信模塊發送的光路選通指令進行選通，輸出至指定光纖；同時將指定光纖返送的衍射光信號送入環形器；

環形器：對測量光光源及光路選通開關進行內部連通，同時對光路選通開關及測量光解調模塊進行內部連通，對測量光光路方向進行控制。

4.根據權利要求1所述的一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：所述數據處理及通信模塊包括單片機處理單元、存儲器單元、接口單元，其中：

單片機處理單元：對衍射光信號轉換的數字信號包含的數據進行換算，將該數字信號對應的傳感器陣列測點位置信息及換算所得溫度或形變量信息發送至存儲器單元，并根據外部調用指令由存儲器單元對所需數據進行調用；同時設定模塊選通周期，并定時向測量光路模塊發送光路選通指令；

存儲器單元：對單片機處理單元發送的信息進行存儲；

1553B接口單元：接收外部調用指令并轉發至單片機處理單元；同時作為所有包含溫度或形變量的數字信號及外部調用指令的信息交互通道。

5.根據權利要求1所述的一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：所述傳感器陣列包括光柵及封裝器，所述光柵分別設置于衛星設備對應的光纖的指定位置，通過封裝器封裝后將封裝器設置于衛星設備表面。

6.根據權利要求1所述的一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：所述光纖采用了增強型抗輻射R1310-HTA光纖。

7.根據權利要求1所述的一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：所述測量光解調模塊安裝于專用防輻射腔體內降低空間輻照對測量光解調模塊的輻射量和強度。

8.根據權利要求6所述的一種利用光纖光柵對衛星溫度及形變量進行測量的系統，其特征在于：所述光纖芯徑為125μm，封裝器采用長方體結構。