[发明专利]卫星在轨微振动测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及振动测试领域，具体是一种卫星在轨微振动测量系统。

背景技术

微振动，即微小量级的振动，一般为加速度，由于航天器在轨运行时处于失重状态，其自身及其有效载荷动作会引起微小振动，振动的来源主要包括推进器工作、活动部件工作等，其振动频率在0.01～300Hz，振动幅度为10^-5～10^-2g量级。

随着我国新一代高分辨率对地观测卫星技术不断发展，星上敏感载荷以及结构分系统等逐渐认识到微振动对敏感载荷的严重影响。

由于地面重力环境下的整星微振动试验和在轨状态有比较大的差别，单纯地地面微振动试验无法精确评估地面的微振动环境，因此，有必要开展卫星在轨的微振动测量工作。

经过对现有技术的检索发现，国内目前还没有成熟有效的在轨微振动测试系统，大多都是针对主动段的振动进行监测，持续时间比较短，测试系统的精度要求低，但这些系统不能满足在轨的高精度测量，其在轨长时间运行的可靠性也不能保证。

技术指标

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种卫星在轨微振动测量系统。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种卫星在轨微振动测量系统，包括高灵敏加速度传感器、高模数转换率采集器和高精度控制器，所述高灵敏加速度传感器与高模数转换率采集器相连接，所述高模数转换率采集器与高精度控制器相连接，其中：

-高灵敏加速度传感器，用于准确感知微振动信号和低频信号；

-高模数转换率采集器，用于微振动信号和低频信号的数据离散化处理；

-高精度控制器，用于离散信号的存储和传输。

所述高灵敏加速度传感器采用高性能屏蔽电缆，以电压为幅值的时间序列，并转化为工程单位。

所述高模数转换率采集器，其DAC（数模转换器）为24Bit数据采集卡。

所述高精度控制器包括电源、传输总线、数据存储单元及无线遥控模块，所述电源通过星上母线电压供电，并分别与高灵敏加速度传感器、高模数转换率采集器及数据存储单元相连接，所述传输总线用于数据传输，所述无线遥控模块通过遥测指令控制通电、断电和数据采集，以及通过遥测指令对运行状态进行测量。

所述传输总线通过1553B总线进行数据传输。

所述卫星在轨微振动测量系统的技术指标包括：

-采样频率：500Hz；

-测量量程：-0.02～+0.02g；

-测量精度：1.0×10^-5g;

-重量：5kg；

-功耗：15W；

-存储能力：10GB；

-工作温度：-20～+45℃；

-电磁兼容性：≤40mA·m²。

具体地，

1、高灵敏加速度传感器选取高灵敏度和高分辨率传感器，能够实现微振动信号的准确感知，同时能够对低频信号具有很好的感知能力，然后采用高性能屏蔽电缆，提高信号的抗干扰能力和减少信号传输过程中的衰减；

2、高模数转换率采集器在数据模数转换过程中采用高A/D的采集器，DAC为24Bit数据采集卡，实现数据离散化处理；

3、高模数转换率采集器还能够同时实现主动段的高频大量级的振动数据的采样；

4、高精度控制器的电源供电是通过星上母线电压供电，再有振动测量控制单元实现传感器供电；

5、高精度控制器将测量数据存于星上的数据存储单元中，并根据传输策略通过1553B总线进行数据传输。

6、本发明的通断电和采集控制是通过高精度控制器的无线遥控模块的遥测指令执行，本发明的运行状态是通过遥测指令进行测量。

本发明从整个设计、装配和测试的过程来看，可以得出以下结论：

1、在轨卫星微振动测量系统数据采集具有良好的可靠性，系统软硬件扩展性强；

2、在轨卫星微振动测量系统，加速度传感器具有高灵敏度和分辨率能够实现微振动信号采集；

3、在轨卫星微振动测量系统具有高抗干扰能力，系统本身电噪声很低；

4、在轨卫星微振动测量系统能够同时实现主动段和在轨段的信号采集工作。