CN102778342B - 一种卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置，包括：为主动段内装式压电加速度计供电的稳压直流电源、加速度响应信号数据接口，其特征在于：所述主动段内装式压电加速度计从卫星上法兰插头处、与匹配的对接插座连接并经延长线接入稳压直流电源以及加速度响应信号数据接口，稳压直流电源把直流电分别施加到法兰插头的第15、16以及12、13号端，并把1～4号端需要测量的加速度信号接到法兰插头面板上的对应接头，所述主动段内装式压电加速度计经过长测试电缆把要测量的加速度通道接入到振动试验测量系统的数据采集器输入端。本发明有效解决了主动段传感器地面振动试验同步监测的接口问题，具有较大的经济效益。
Description
技术领域
本发明卫星技术领域，具体地涉及卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置。
背景技术
我国卫星的结构重量一般约占卫星总重量的20%，普遍大于国外卫星。如：日本ETS卫星采用板式结构，整星重量3800kg，横向基频13.4Hz，而结构重量只占整星的7.1%。相比之下，我们的卫星显得比较笨重，其原因是多方面的，有结构设计的优化问题（整体设计不平衡，局部强度、刚度过于保守），也有材料和工艺技术相对落后等因素，但力学试验条件（包括单机试验条件）过于保守也是导致结构强度、刚度设计过于保守的主要原因。为了真实了解不同运载发射的不同卫星在主动段飞行过程中的实际振动环境，获得加速度监测点在主动段飞行过程中低频的响应遥测值，在卫星星体上设置加速度监测点。在通过卫星结构动力学分析、星箭耦合力学分析以及整星振动试验后，确定的卫星动力学响应最大处与质心位置附近布置主动段振动监测点，以获取其在主动段的力学响应数据。所选取的测点位置，尽量与整星力学试验测点位置一致，以便两者数据的比对分析。
星体上设置3个（或更多）加速度监测点，共4个（或更多）通道。
加速度传感器选用某型内装式压电加速度计，测量频率范围为：5～100Hz，测量幅值范围：0～10g。每只传感器配一束电缆，带电缆插头座型号为某型（头孔带尾罩），接点分配如表1所示：
表1传感器电缆接点分配表
| 接点号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 内容 | +15V | -15V | 地 | 输出 |
运载火箭提供六路遥测波道，作为卫星在主动段力学环境参数的监测。低频振动遥测信号接点分配表见表2。
表2低频振动遥测信号接点分配表
卫星低频振动传感器见表3。
表3卫星低频振动传感器
| 1 | A | 卫星天线板反装，X方向低频振动响应 | 5～100Hz | 98m/s2(10g) |
| 2 | B | 卫星天线板反装，Z方向低频振动响应 | 5～100Hz | 98m/s2(10g) |
| 3 | C | 卫星顶板正装，Z方向低频振动响应 | 5～100Hz | 98m/s2(10g) |
| 4 | D | 卫星中层板反装，Z方向低频响应 | 5～100Hz | 98m/s2(10g) |
卫星发射后一个月内，由运载方提供上述4个通道及星箭连接处低频振动遥测数据。
为了验证传感器在星上安装及信号传输的正确性，计划于整星振动试验时进行验证。
本发明涉及此种卫星主动段加速度传感器地面振动试验过程中的供电及数据传输装置，目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
为了解决上述技术问题，验证主动段传感器的安装及信号传输的正确性，比对力学试验条件（包括单机试验条件）制定的合理性，本发明的目的在于提供一种卫星地面振动试验过程中主动段传感器的供电与数据传输装置。利用本发明，可以实现在地面振动试验时，同时对主动段传感器的加速度响应进行采集分析。
为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种卫星地面振动试验过程中主动段传感器的供电与数据传输装置，该装置包括：
根据本发明的一个方面，提供一种卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置，包括：为主动段内装式压电加速度计供电的稳压直流电源、加速度响应信号数据接口，其特征在于：所述主动段内装式压电加速度计从卫星上法兰插头处、与匹配的对接插座连接并经延长线接入稳压直流电源以及加速度响应信号数据接口，稳压直流电源把220V交流电变换成需要的+15V与-15V直流电分别施加到法兰插头的第15、16以及12、13号端，并把1～4号端需要测量的加速度信号接到法兰插头面板上的对应接头（BNC型式），所述主动段内装式压电加速度计经过长测试电缆把要测量的加速度通道接入到振动试验测量系统的数据采集器输入端。
优选地，其输入口与主动段内装式压电加速度计在卫星上的法兰连接，输出为4个BNC接口的加速度信号端。
根据本发明的另一个方面，还提供一种卫星主动段传感器地面振动试验的同步监测系统，包括卫星、振动试验测量系统，还包括权利要求1所述的卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置，其中，所述卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置连接在卫星与振动试验测量系统之间，其用于先为主动段内装式压电加速度计供电，在确保主动段内装式压电加速度计能正常工作的前提下，再将其输出的加速度响应信号连接到振动试验测量系统的数采前端。
根据本发明提供的卫星地面振动试验过程中主动段传感器的供电与数据传输装置，由于采取上述的技术方案，因此，解决了卫星主动段传感器不能在地面振动试验过程中同步采集加速度响应的问题，主要涉及该专用主动段传感器与常规地面力学试验加速度传感器不同的供电及数据接口两个方面。通过根据本发明提供的所述装置的转接，将传统的只能在发射阶段由运载供电并且经遥测获取的响应数据，在地面试验中也能同步获取并与遥测数据比对。这样，可以修正地面力学试验条件，使卫星的地面力学试验考核变得更加接近卫星在运载整流罩内的真实动力学环境，为优化结构设计提供支撑，为星箭耦合分析带来第一手的数据。因此，本发明可以满足卫星主动段监测用加速度传感器对供电及加速度响应数据传输的需求，在花费很小的情况下，有效解决了主动段传感器地面振动试验同步监测的接口问题，具有较大的经济效益。本发明取得了如下的有益效果：
⑴解决了卫星主动段监测用加速度传感器地面振动试验过程中的供电与数据传输问题；
⑵为星箭耦合分析及改进力学试验条件（包括单机试验条件）提供依据，为优化结构设计、降低卫星结构重量提供支撑；
⑶应用该设备，可以对主动段传感器进行状态监测及校准。
附图说明
图1为主动段传感器接口装置工作流程简图。
图2为主动段传感器接口输入面。
图3为主动段传感器接口输出面。
具体实施方式
为获取卫星在星箭耦合力学环境中的实际力学输入条件以及卫星主传力路径上各处在主动段的力学响应数据，在星箭连接处、卫星主传力路径上布置主动段振动监测点。对应每只传感器加工一只过渡插头，引出4根散线，该过渡插头与传感器电缆插头对接。4只传感器共16根散线分别连接到卫星法兰的对应接点。
经延长线与卫星的法兰连接并接入该装置。该装置把220V交流电变换成需要的+15V与-15V直流电分别施加到第15、16以及12、13号端，并把1～4号端需要测量的加速度信号接到面板上的对应接头（BNC型式），再经过长测试电缆把要测量的加速度通道接入到振动试验测量系统的数据采集器输入端，按出厂或计量的传感器灵敏度指标设置数据采集主控软件的通道参数。
开启根据本发明提供的所述装置的电源，此时所述装置开始工作，把主动段的响应测量通道当作一个普通的振动试验加速度响应通道，按振动试验大纲进行试验。对采集到的主动段响应数据与临近振动试验测点所测数据进行分析、比较。
综上所述，本发明由于采取了上述的技术方案，在卫星与振动试验测量系统之间应用主动段传感器地面供电及数据传输装置，在振动试验加速度响应采集器前，通过本发明提供的所述装置，先为主动段传感器供电，在确保传感器能正常工作的前提下，再将其输出的加速度响应信号连接到振动试验加速度响应测量系统的数采前端。因此，本发明可以满足卫星主动段传感器地面振动试验的同步监测需求，在花费很小的情况下，有效解决了主动段传感器地面振动试验同步监测的接口问题，具有较大的经济效益。
Claims (3)
1.一种卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置，包括：为主动段内装式压电加速度计供电的稳压直流电源、加速度响应信号数据接口，其特征在于：所述主动段内装式压电加速度计从卫星上法兰插头处、与匹配的对接插座连接并经延长线接入稳压直流电源以及加速度响应信号数据接口，稳压直流电源把220V交流电变换成需要的+15V与-15V直流电分别施加到法兰插头的第15、16以及12、13号端，并且所述卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置把法兰插头的1～4号端需要测量的加速度信号接到法兰插头面板上的对应接头，所述主动段内装式压电加速度计经过长测试电缆把要测量的加速度通道接入到振动试验测量系统的数据采集器输入端。
2.根据权利要求1所述的卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置，其特征在于，其输入口与主动段内装式压电加速度计在卫星上的法兰连接，输出为4个BNC接口的加速度信号端。
3.一种卫星主动段传感器地面振动试验的同步监测系统，包括卫星、振动试验测量系统，其特征在于，还包括权利要求1所述的卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置，其中，所述卫星主动段传感器地面供电及数据传输装置连接在卫星与振动试验测量系统之间，其用于先为主动段内装式压电加速度计供电，在确保主动段内装式压电加速度计能正常工作的前提下，再将其输出的加速度响应信号连接到振动试验测量系统的数采前端。
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