CN105784170A - 便携式微纳卫星常压热试验测控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式微纳卫星常压热试验测控系统，包括用于航天器真空热试验的辅助外热流模拟系统、温度测量系统、污染测量系统，其中辅助外热流模拟系统通过控温仪与电源通过试件局部加热器产生所设定的热流密度；温度测量系统主要借助于铂电阻获取试件表面温度；污染测量系统包括天平频率和玻璃试片污染量测量系统。本发明的系统可在常压环境模拟微纳卫星在轨所受外热流并对相应的热特性、污染量进行测量，快速、便捷完成微纳卫星的常压热试验，可靠性和灵活性高，有效减少试验花费和试验周期，提高生产效率。

Description

便携式微纳卫星常压热试验测控系统
技术领域
本发明属于航天器地面试验验证技术领域，具体涉及一种微纳卫星的便携式集成常压热试验测控方法与系统，通过便携式测控系统在常压热试验中实现微纳卫星的辅助外热流控制模拟、试件内各单机设备的温度测量和污染量测量的功能。
背景技术
随着我国航天任务的多样化和航天型号的发展，微纳卫星的应用越来越广泛，为了对其在极端温度环境下的工作能力进行验证并对早期缺陷进行筛除，通常使用常压热循环设备配合试验测控系统进行验证。
近些年来，新建常压热循环设备逐渐增多，为每处设备都配套相应的试验测控系统成本过大。同时，试验中涉及的温度数据、控制量数据以及污染数据所对应的PLC模块、数采仪器以及电源也都固定在容器机柜中，携带不便，不利于在外场常压热循环设备处迁移搭建系统；如需要借用现有环模容器的配套设备，需等待试验间隙，对设备进行拆除搬运，人力资源消耗大；通过临时搬运设备搭建的系统，无指定的计算机进行上位机数据处理，造成数据存储不方便，数据安全性降低。此外，系统相对独立，接口之间缺少监测手段，无法提供仪器报警等功能。
因此，设计和发明一种专供微纳卫星外场常压试验使用，满足携带方便，实现辅助外热流模拟以及污染数据测量，提供上位机软件进行数据分析存储等功能的系统具有积极的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种针对微纳卫星在外场常压环境下实现辅助外热流模拟控制与污染量测量的便携式系统和方法，满足未来航天器常压热试验测控系统安全性、灵活性高的需求，并兼具一定的扩展能力。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
便携式微纳卫星常压热试验测控系统，包括航天器真空热试验的辅助外热流模拟系统、温度测量系统和污染测量系统，其中，辅助外热流模拟系统包括加热装置、开关电源及温度梯度控制器，每个温度梯度控制器电连接加热装置以实现3路以上的加热能力，根据温度测量系统采集的温度数据，计算出各个回路所需要的电流，通过开关电源提供电流输出；温度测量系统由温度传感器、电连接器、PLC和模拟量采集模块(AI卡)构成，在微纳卫星表面以及工装上固定温度传感器，温度传感器经相应电缆后，由AI卡对温度数据进行采集，通过电连接器与PLC连接并由PLC对采集的模拟量进行换算，提供60点以上的温度测量能力；污染测量系统包括污染量传感器、污染频率转换器、PLC和为污染量传感器提供稳定工作温度环境的模拟量输出模块(AO卡)、控温电源，在微纳卫星的工装上或者常压试验设备内布置污染量传感器，其中，污染量传感器包括污染量天平和玻璃试片,通过污染频率转换器将污染量传感器输出的频率信号转换成PLC可采集的频率，同时污染量天平中自带温度传感器，温度采集系统自带温度传感器端获取天平温度，PLC根据温度数据计算控温所需的电流，通过AO卡输出。
其中，加热装置为加热片或红外石英灯。
其中，温度传感器为铂电阻。
其中，PLC的型号为S7-314-2PN/DP，AI卡型号为SM331。
其中，温度传感器、加热装置、污染量传感器都是通过Y27系列穿墙密封电连接器在保证密封性的基础上实现与容器外设备的连接。
其中，污染量天平通过专用LEMO插头电连接入由PLC构成的集成测控系统；温度传感器和加热装置通过Y27-2437ZJBM系列电连接器连入由PLC构成的集成测控系统。
其中，PLC连接有声光报警器，声光报警器通过对温度数据进行监测，提供报警功能。
本发明的便携式微纳卫星的常压热试验集成测控系统相对于普通真空热试验测控系统，具有结构简单、实施便捷、成本较低等问题，解决了微纳卫星外场实现温度梯度模拟的问题。利用PLC与相应模块采集试件关键位置温度数据，在此之上分别对试件上各处具有温度要求的点进行加热，使其达到要求的温度，同时对试验过程中试件或者背景因素造成的污染量进行测量，满足相关型号的需求。
附图说明
图1为本发明的微纳卫星常压热试验便携式集成测控系统与常压设备连接示意图，图中，101为现有外场航天器热试验设备；102为试件；103为加热设备(红外灯阵)；104为测量传感器(铂电阻)；105为污染天平；106为试验试件支架；107为加热电缆；108为温度测量电缆；109为污染频率测量电缆；110为辅助外热流模拟系统，实现试验试件的温度控制；111为测量系统，获取试验试件表面测温点温度；112为污染测量系统，测试试验过程中的污染数据。
图2为本发明的微纳卫星常压热试验便携式集成测控系统原理图，201为集成系统的可编程模块PLC；202为模拟量采集模块AI卡，采集传感器温度；203为AO卡；204为网络交换机；205为串口服务器；206为控温仪；207为控温电源；208为与控温仪配套的控温电源；209为污染频率转换器；210为机箱内散热风扇；211为电路开关；212为声光报警器；213为集成机箱内测温系统和辅助外热流模拟系统对外连接的电连接器；214为污染测量系统对外连接的电连接器；215为集成系统对外连接的网络接口；216为集成系统的供电接口。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的便携式微纳卫星常压热试验测控系统进行详细说明，但该描述仅仅示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
图.1为本发明的便携式微纳卫星常压热试验测控系统与常压设备连接示意图，如图1所示，该系统布置在外场航天器热试验设备101外部，由航天器真空热试验的辅助外热流模拟系统110、温度测量系统111和污染测量系统112组成；试件102由支架106固定在试验设备101中，试件表面固定有温度传感器104，周围布置有加热装置103(图示为红外石英灯)，试验设备101内的工装或热沉表面安装有污染天平105；测控系统中辅助外热流模拟系统110通过加热电缆110与加热装置103连接；温度测量系统111通过温度测量电缆108与温度传感器104连接；污染测量系统112通过污染频率测量电缆109与污染天平105连接。
图2为本发明的便携式微纳卫星常压热试验测控系统原理图，如图2所示，可编程模块PLC201是系统的主体部分，包括模拟量采集模块AI卡202和AO卡203，温度传感器信号通过Y27系列电连接器213进入AI卡202，污染天平信号通过LEMO插头进入频率转换器209，再进入PLC201；PLC201与控温仪206、控温电源207和电流表208通过信号线218相互关联，加热电流由PLC201通过Y27系列电连接器213输出；辅助外热流模拟系统、温度测量系统和污染测量系统都配有声光报警器212；系统中具备网络端口的设备经过通信线217与交换机连接，具备串口端口的设备经过串口服务器205与网络交换机204连接，网络交换机204通过系统外部网络端口215输出；控温仪206、控温电源207、PLC201以及系统内所有声光报警器212都配置有开关211。
在具体实施中，温度测量系统通过Y27系列电连接器从试验端温度传感器获取电信号，通过AI卡和PLC将电信号换算成温度数据，通过串口服务器和网络交换机向上位机输出温度数据。与PLC连接的声光报警器可以对温度数据进行监测，提供报警功能。
辅助外热流模拟系统中控温仪通过获取PLC中的温度数据，对比目标温度，计算出控温所需的电流，数值显示在电流表中，控温电源从控温仪端接收指令，输出电流。控温电源和电流表配置有电源开关，可以对控温模块单独控制。与控温仪连接的声光报警器可以对输出电流和温度超调量进行监测，提供报警功能。
污染测量系统中频率转换器将试验端污染天平传输的信号进行频率转换，再通过PLC传输到上位机。此外，PLC中AI卡获取污染天平表面温度，PLC内部通过PID算法计算出电流，通过AO卡进行输出，控制污染天平表面温度。与PLC连接的声光报警器可以对污染天平表面温度数据进行监测，提供报警功能。
北京卫星环境工程研究所已经针对微纳卫星的模拟星开展了试验应用，通过本发明可有效实现试验功能。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种便携式微纳卫星常压热试验测控系统，包括航天器真空热试验的辅助外热流模拟系统、温度测量系统和污染测量系统，其中，辅助外热流模拟系统包括加热装置、开关电源及温度梯度控制器，每个温度梯度控制器电连接加热装置以实现3路以上的加热能力，根据温度测量系统采集的温度数据，计算出各个回路所需要的电流，通过开关电源提供电流输出；温度测量系统由温度传感器、电连接器、PLC和模拟量采集模块(AI卡)构成，在微纳卫星表面以及工装上固定温度传感器，温度传感器经相应电缆后，由AI卡对温度数据进行采集，通过电连接器与PLC连接并由PLC对采集的模拟量进行换算，提供60点以上的温度测量能力；污染测量系统包括污染量传感器、污染频率转换器、PLC和为污染量传感器提供稳定工作温度环境的模拟量输出模块(AO卡)、控温电源，在微纳卫星的工装上或者常压试验设备内布置污染量传感器，其中，污染量传感器包括污染量天平和玻璃试片,通过污染频率转换器将污染量传感器输出的频率信号转换成PLC可采集的频率，同时污染量天平中自带温度传感器，温度采集系统自带温度传感器端获取天平温度，PLC根据温度数据计算控温所需的电流，通过AO卡输出。
2.如权利要求1所述的测控系统，其中，加热装置为加热片或红外石英灯。
3.如权利要求1所述的测控系统，其中，温度传感器为铂电阻。
4.如权利要求1所述的测控系统，其中，PLC的型号为S7-314-2PN/DP，AI卡型号为SM331。
5.如权利要求1所述的测控系统，其中，温度传感器、加热装置、污染量传感器都是通过Y27系列穿墙密封电连接器在保证密封性的基础上实现与容器外设备的连接。
6.如权利要求1-5任一项所述的测控系统，其中，污染量天平通过专用LEMO插头电连接入由PLC构成的集成测控系统；温度传感器和加热装置通过Y27-2437ZJBM系列电连接器连入由PLC构成的集成测控系统。
7.如权利要求1-5任一项所述的测控系统，其中，PLC连接有声光报警器，声光报警器通过对温度数据进行监测，提供报警功能。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108344590A (zh) * 2018-03-02 2018-07-31 北京空间技术研制试验中心 密封舱组合体载人航天器热试验方法
CN109214030A (zh) * 2017-09-18 2019-01-15 北京卫星环境工程研究所 微纳卫星试验矩阵设计方法
CN109357898A (zh) * 2018-09-27 2019-02-19 北京卫星环境工程研究所 航天器部组件级常压热试验控制系统
CN111998951A (zh) * 2020-08-19 2020-11-27 北京卫星环境工程研究所 一种非接触式测温装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1936354A1 (fr) * 2006-12-21 2008-06-25 Snecma Propulsion Solide Dispositif et procédé d'essai thermo-érosif pour des matériaux de protections thermiques de propulseurs à propergol solide
US8308352B1 (en) * 2009-05-12 2012-11-13 The Boeing Company Thermal shock apparatus for simulating one-sided operational thermal gradients
CN103600851A (zh) * 2013-11-22 2014-02-26 北京卫星环境工程研究所 航天器真空热试验高热流模拟器
CN103914092A (zh) * 2014-03-20 2014-07-09 航天东方红卫星有限公司 系统级热真空试验星上设备温度控制方法
CN103488216B (zh) * 2013-09-25 2015-11-11 北京卫星环境工程研究所 一种太阳能电池板温度控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1936354A1 (fr) * 2006-12-21 2008-06-25 Snecma Propulsion Solide Dispositif et procédé d'essai thermo-érosif pour des matériaux de protections thermiques de propulseurs à propergol solide
US8308352B1 (en) * 2009-05-12 2012-11-13 The Boeing Company Thermal shock apparatus for simulating one-sided operational thermal gradients
CN103488216B (zh) * 2013-09-25 2015-11-11 北京卫星环境工程研究所 一种太阳能电池板温度控制方法
CN103600851A (zh) * 2013-11-22 2014-02-26 北京卫星环境工程研究所 航天器真空热试验高热流模拟器
CN103914092A (zh) * 2014-03-20 2014-07-09 航天东方红卫星有限公司 系统级热真空试验星上设备温度控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GAJANANA 等: "Micro/nano spacecraft thermal control using a MEMS-based pumped liquid cooling system", 《PROCEEDINGS OF THE SPIE》 *
唐伯昶 等: "常压热试验技术在整星级航天器研制中的应用研究", 《中国空间科学技术》 *
杨勇 等: "大容量通信卫星热真空试验方法", 《航天器环境工程》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109214030A (zh) * 2017-09-18 2019-01-15 北京卫星环境工程研究所 微纳卫星试验矩阵设计方法
CN108344590A (zh) * 2018-03-02 2018-07-31 北京空间技术研制试验中心 密封舱组合体载人航天器热试验方法
CN108344590B (zh) * 2018-03-02 2019-03-08 北京空间技术研制试验中心 密封舱组合体载人航天器热试验方法
CN109357898A (zh) * 2018-09-27 2019-02-19 北京卫星环境工程研究所 航天器部组件级常压热试验控制系统
CN111998951A (zh) * 2020-08-19 2020-11-27 北京卫星环境工程研究所 一种非接触式测温装置

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