CN106707211A - 针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法，其包括下列步骤：步骤一，为全极化微波辐射计配置合适的惯量盘，通过理论计算或转动惯量测试获取全极化微波辐射计的转动惯量；步骤二，选用符合承载力、分辨率、量程、带宽四个指标的三向微干扰力传感器；步骤三，选用刚性支撑的矩形平台；步骤四，将三向微干扰力传感器固定在矩形平台上；步骤五，对三向微干扰力传感器质心的连线所形成的矩形尺寸长度、宽度经过专门的标定设备进行标定；步骤六，设计全极化微波辐射计和微干扰力测试平台间的转接工装板。本发明所得角速度精确，避免了全极化微波辐射计信号失真导致的测试数据误差。

Description

针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法
技术领域
本发明涉及一种测试方法，特别是涉及一种针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法。
背景技术
全极化微波辐射计是未来星载遥感海面风场的重要微波遥感仪器，可为短期天气预报、气候学和海洋学研究提供重要的有价值信息。而全极化微波辐射计在工作过程中所产生的角度波动将影响到全极化微波辐射计的测试精度和卫星平台的稳定度，进而有可能影响到星上其它高精度载荷的有效工作。因此有必要对其角度波动量进行准确测量，亦对开展整星级卫星频率优化的相应研究有指导性意义。
目前全极化微波辐射计工作状态下角速度波动量的测量存在以下问题：
(1)受试验条件的限制，全极化微波辐计测试系统的采样率为1Hz，分析带宽为0～0.5Hz；过低的采样率会导致高于0.5Hz的频率成分混叠进来，导致信号失真，使其时域波形含有虚假成分。
(2)而实时的宽频段、高精度的角速度波动量测量技术一直是个空白。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法，其能够实时测量宽频段、高精度的全极化微波辐射计角速度，所得角速度精确，避免了全极化微波辐射计信号失真导致的测试数据误差。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法，其包括下列步骤：
步骤一，为全极化微波辐射计配置合适的惯量盘，通过理论计算或转动惯量测试获取全极化微波辐射计的转动惯量I；
步骤二，选用符合承载力、分辨率、量程、带宽四个指标的三向微干扰力传感器S1、S2、S3；
步骤三，选用刚性支撑的矩形平台；
步骤四，将三向微干扰力传感器S1、S2、S3固定在矩形平台上，三个传感器质心的连线呈矩形；
步骤五，对三向微干扰力传感器S1、S2、S3质心的连线所形成的矩形尺寸长度a、宽度b经过专门的标定设备进行标定；
步骤六，设计全极化微波辐射计和微干扰力测试平台间的转接工装板；
步骤七，将配置了惯量盘的全极化微波辐射计通过转接工装板，垂直固定在尺寸经过标定的微干扰力测试平台上；
步骤八，连接全极化微波辐射计控制系统；
步骤九，连接微干扰力测试系统，包括力传感器、电荷放大器及数据采集系统；
步骤十，在卫星全极化微波辐射计控制过程中，获取全极化微波辐射计安装底面上受到的微干扰力，三个三向微干扰力传感器S1、S2、S3所测得的力分别为(F1x、F1y、F1z)，(F2x、F2y、F2z)，(F3x、F3y、F3z)；
步骤十一，通过力和力矩的解算关系，得到全极化微波辐射计运转过程中对其安装面产生的微干扰力矩T；
步骤十二，根据力矩T与角速度ω之间函数关系：I*ω’＝T，解算出全极化微波辐射计工作状态下角加速度波动量ω’＝T/I；
步骤十三，通过梯形积分法对角加速度ω′进行积分，根据数据特性去超低频趋势干扰后即可得到角速度ω的波动量。
优选地，所述步骤十一的微干扰力矩T的计算公式为：T＝1/2【b*(-(F1x+F2x+F3X+F4x))+a*(F1y+F4y)-(F2y+F3y))】。
本发明的积极进步效果在于：本发明能够实时测量宽频段、高精度的全极化微波辐射计角速度，所得角速度精确，避免了全极化微波辐射计信号失真导致的测试数据误差。本发明为全极化微波辐射计工作状态下角速度波动量的获取提供切实有效地测试方法。本发明的数据真实，整个测试精度高、分析带宽大，保证数据真实、抗混叠。本发明的数据干扰小，整个测试过程中只有最后的积分过程带来较小的超低频干扰，可由数据处理消除其影响。本发明的数据宝贵，获取数据可指导全极化微波辐射计自身控制改进，考核全极化微波辐射计对卫星平台稳定度的影响，进而指导卫星上图像补偿。本发明的操作性强，试验原理准确，测试系统建立方便易实现。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明包括下列步骤：
步骤一，为全极化微波辐射计配置合适的惯量盘，通过理论计算或转动惯量测试获取全极化微波辐射计的转动惯量I；
步骤二，选用符合承载力、分辨率、量程、带宽四个指标的三向微干扰力传感器S1、S2、S3；
步骤三，选用刚性支撑的矩形平台；
步骤四，将三向微干扰力传感器S1、S2、S3固定在矩形平台上，三个传感器质心的连线呈矩形；
步骤五，对三向微干扰力传感器S1、S2、S3质心的连线所形成的矩形尺寸长度a、宽度b经过专门的标定设备进行标定；
步骤六，设计全极化微波辐射计和微干扰力测试平台间的转接工装板；
步骤七，将配置了惯量盘的全极化微波辐射计通过转接工装板，垂直固定在尺寸经过标定的微干扰力测试平台上；
步骤八，连接全极化微波辐射计控制系统；
步骤九，连接微干扰力测试系统，包括力传感器、电荷放大器及数据采集系统；
步骤十，在卫星全极化微波辐射计控制过程中，获取全极化微波辐射计安装底面上受到的微干扰力，三个三向微干扰力传感器S1、S2、S3所测得的力分别为(F1x、F1y、F1z)，(F2x、F2y、F2z)，(F3x、F3y、F3z)；
步骤十一，通过力和力矩的解算关系，得到全极化微波辐射计运转过程中对其安装面产生的微干扰力矩T；
步骤十二，根据力矩T与角速度ω之间函数关系：I*ω’＝T，解算出全极化微波辐射计工作状态下角加速度波动量ω’＝T/I；
步骤十三，通过梯形积分法对角加速度ω′进行积分，根据数据特性去超低频趋势干扰后即可得到角速度ω的波动量。
步骤十一的微干扰力矩T的计算公式为式(1)：
T＝1/2【b*(-(F1x+F2x+F3X+F4x))+a*(F1y+F4y)-(F2y+F3y))】 (1)
本发明的工作原理如下：将配置了惯量盘的全极化微波辐射计通过转接工装板，垂直固定在尺寸经过标定的微干扰力测试平台上；在卫星全极化微波辐射计控制过程中，获取全极化微波辐射计安装底面上受到的微干扰力；通过力和力矩的解算关系，得到全极化微波辐射计运转过程中对其安装面产生的微干扰力矩；通过力矩T和转动惯量I的关系，解算出全极化微波辐射计角速度波动量。所述的通过力矩T和转动惯量I的关系，解算出全极化微波辐射计角速度波动量，指根据力矩T与角速度ω之间函数关系：I*ω’＝T，可以得到角加速度ω’＝T/I，对角加速度ω’进行积分，即可得到角速度ω。微干扰力测试平台为矩形平台，四个同样型号的高精度、宽频段的三向微干扰力传感器S1、S2、S3固支在矩形平台的四个角上，四个力传感器质心间连线呈矩形分布，且该矩形的尺寸长度a、宽度b经过专门的标定设备进行标定。所述的转接工装板，与全极化微波辐射计和微干扰力测试平台间螺接。对角加速度ω’进行梯形积分，并且根据数据特性进行去超低频趋势干扰后即可得到角速度ω全极化微波辐射计转动惯量需通过配置转动惯量盘后经过计算或测试获取。
综上所述，本发明能够实时测量宽频段、高精度的全极化微波辐射计角速度，所得角速度精确，避免了全极化微波辐射计信号失真导致的测试数据误差。本发明主要解决了利用气浮台测全极化微波辐射计角速度的频率成分和幅值测不准的问题。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法，其特征在于，其包括下列步骤：
步骤一，为全极化微波辐射计配置合适的惯量盘，通过理论计算或转动惯量测试获取全极化微波辐射计的转动惯量I；
步骤二，选用符合承载力、分辨率、量程、带宽四个指标的三向微干扰力传感器S1、S2、S3；
步骤三，选用刚性支撑的矩形平台；
步骤四，将三向微干扰力传感器S1、S2、S3固定在矩形平台上，三个传感器质心的连线呈矩形；
步骤五，对三向微干扰力传感器S1、S2、S3质心的连线所形成的矩形尺寸长度a、宽度b经过专门的标定设备进行标定；
步骤六，设计全极化微波辐射计和微干扰力测试平台间的转接工装板；
步骤七，将配置了惯量盘的全极化微波辐射计通过转接工装板，垂直固定在尺寸经过标定的微干扰力测试平台上；
步骤八，连接全极化微波辐射计控制系统；
步骤九，连接微干扰力测试系统，包括力传感器、电荷放大器及数据采集系统；
步骤十，在卫星全极化微波辐射计控制过程中，获取全极化微波辐射计安装底面上受到的微干扰力，三个三向微干扰力传感器S1、S2、S3所测得的力分别为(F1x、F1y、F1z)，(F2x、F2y、F2z)，(F3x、F3y、F3z)；
步骤十一，通过力和力矩的解算关系，得到全极化微波辐射计运转过程中对其安装面产生的微干扰力矩T；
步骤十二，根据力矩T与角速度ω之间函数关系：I*ω’＝T，解算出全极化微波辐射计工作状态下角加速度波动量ω’＝T/I；
步骤十三，通过梯形积分法对角加速度ω′进行积分，根据数据特性去超低频趋势干扰后即可得到角速度ω的波动量。
2.如权利要求1所述的针对全极化微波辐射计角速度波动量的高精度测试方法，其特征在于，所述步骤十一的微干扰力矩T的计算公式为：T＝1/2【b*(-(F1x+F2x+F3X+F4x))+a*(F1y+F4y)-(F2y+F3y))】。
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