CN110850112A - 一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置 - Google Patents

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胡梦纯
徐挺
孙茂强
高福隆
吴成智
王琳
秦荦晟
刘美霞
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Abstract

本发明公开了一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其包含接插件、加表模块、电源模块、控制模块和接口模块；所述的接插件与+28V一次电源连接，以及用于供电与数据传输；加表模块包含加速度计，能够敏感加速度信号，并将加速度信号转化为电流信号进行输出；所述的电源模块用于将一次电源转化为二次电源，以对所述的加表模块、控制模块和接口模块供电；所述的控制模块将所述加表模块转化的电流信号转化为数字信号，并采集温度信号、二次电源信号，打包之后通过所述的接口模块对外发送。本发明的减载加速度测量装置即为专用于减载的加速度计测量单机，可实现运载火箭的主动减载，且该装置具备体积小，精度高，适用于工程应用的特点。

Description

一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置
技术领域
本发明涉及一种加速度测量装置，更具体的说是一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置。
背景技术
运载火箭在高空区域飞行时，会受到气动载荷的影响，箭体在发动机控制力以及风载的共同作用下会产生弯矩，对箭体的结构强度提出了较高要求。如果能利用主动减载技术，调整火箭飞行姿态，可有效减小高空风对箭体的气动载荷，设计时即可适当降低箭体的结构强度要求，减轻火箭载荷，提高运载能力。
目前工程应用上多使用射前弹道修正法进行减载，通过发射前得到的风速风向测量数据对弹道进行修正，该方法的优点是不增加箭上的设备，缺点是实时性不强，且需要大量气象数据支撑，减载作用有限。
为了提高减载控制的有效性，需设计专用于减载的加速度计测量单机，通过选位确定合适的安装位置，保证尽可能真实地敏感到箭体的视加速度信号，在火箭发射过程中参与实时控制，达到减轻火箭载荷的目的。
现有加速度计测量装置中，加速度计单表虽体积小，但输出信号未经过AD转换，无法满足火箭控制系统使用的精度要求，而惯组虽输出信号精度满足要求，但是单机的体积较大，不满足小型化的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种专用于减载的加速度计测量单机，可精确敏感高空横法向加速度，具备体积小，重量轻，精度高，工艺性强，维护方便等特点，能实现不开盖温度补偿，补偿后零偏指标为1mg，可通过RS-422接口输出数字量信号。
为了达到上述目的，本发明提供了一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其包含接插件、加表模块、电源模块、控制模块和接口模块；所述的接插件与+28V一次电源连接，以及用于供电与数据传输；所述的加表模块包含加速度计，能够敏感加速度信号，并将加速度信号转化为电流信号进行输出；所述的电源模块用于将一次电源转化为二次电源，以对所述的加表模块、控制模块和接口模块供电；所述的控制模块将所述加表模块转化的电流信号转化为数字信号，并采集温度信号、二次电源信号，打包之后通过所述的接口模块对外发送。
较佳地，所述的加速度计为石英加速度计。
较佳地，所述的电源模块将+28V一次电源转化为±15V、±12V、+5V二次电源，作为所述加表模块、控制模块和接口模块的供电。
较佳地，所述的接口模块用RS-422接口进行对外发送所述的数字信号、温度信号和二次电源信号。
较佳地，所述的接口模块包含RS-422芯片，所述的RS-422芯片采用隔离芯片，使一次电源地与RS-422芯片的信号地隔离，以防止共模电压烧毁接口的RS-422芯片导致接口输出数据异常。
较佳地，所述的加速度测量装置还包含柔性带，所述控制模块与所述的电源模块之间采用柔性带连接。
较佳地，所述控制模块、电源模块与接口模块之间采用接插件对插方式连接。
较佳地，加速度测量装置的正常工作温度范围为-40℃～60℃，正常工作加速度范围为0～±3g，零偏指标为不大于1mg。
本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：
1、模块间的信号连接采用接插件对插以及柔性带连接的方式，节约空间，布局紧凑，便于装配与维修，工艺性强。
2、可通过RSRS-422串口输出加速度数字量信号，便于数据的采集与处理。
3、具备温度采集功能，便于分析加速度计输出与温度的关系，便于进行温度补偿，提高加速度计的零偏指标。
4、具备电压采集功能，可实时监控二次电源信号是否正常，便于判断产品是否工作正常。
5、通过对外接插件烧写温补参数，可省去开盖烧写的步骤，简化产品生产流程。
6、采用接口隔离芯片，使一次电源地与RS-422芯片的信号地隔离，防止共模电压烧毁接口RS-422芯片导致接口输出数据异常，提高接口输出可靠性。
7、正常工作温度范围为-40℃～60℃，正常工作加速度范围为0～±3g，零偏指标为不大于1mg，输出精度高。
附图说明
图1为本发明的加速度测量装置的总体方案示意图。
附图标号说明：
1、接插件；2、加表模块；3、接口模块；4、电源模块；5、控制模块。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
减载加表的方案设计主要从各模块的功能进行考虑，并尽可能在满足功能的基础上减小体积，提高精度，保证产品满足运载火箭的使用需求。
请参阅图1，本发明采取以下技术方案：一种运载火箭用小型化高精度减载加速度测量装置，其包括接插件1、加表模块2、电源模块4、控制模块5、接口模块3。其工作原理如下：
接插件1可实现与+28V一次电源连接，加速度计数据、遥测温度数据、遥测电压数据的输出，温补数据烧写输入等功能，主要为供电与数据传输。接插件1为对外接插件，可通过对外接插件烧写温补参数(温补参数通过对外接插件的输入信号接点经过接口模块3传递至控制模块的FPGA进行烧写)，烧写直接通过接插件进行信号传递，无需开盖烧写。
电源模块4将+28V一次电源转化为对应的±15V、±12V、+5V二次电源，作为加表模块2和控制模块5、接口模块3的供电。
加表模块2包含石英加速度计(加表)，石英加速度计设有石英挠性表头，用于敏感加速度信号，并将加速度信号转化为电流信号(加表模拟信号)进行输出。加表模拟信号经接口模块3中转传递至控制模块5。
所述控制模块5采用AD转换电路将加表模块2的加速度电流信号转化为数字信号，并采集温度信号、二次电源信号，打包之后经FPGA通过接口模块3用RS-422接口进行对外发送。控制模块5设有温度传感器，具备温度采集功能，可获得温度信号，便于分析加速度计输出与温度的关系，便于进行温度补偿，提高加速度计的零偏指标。二次电源信号通过控制模块5中运放与AD组成的采集电路进行采集。EEPROM的作用为存储温补参数。
所述接口模块3接收控制模块5发送的数据，并对外发送。接口模块3包含RS-422芯片，RS-422芯片选择隔离芯片。采用隔离芯片(例如422隔离芯片ADM2682)，使一次电源地与RS-422芯片的信号地隔离，防止共模电压烧毁接口RS-422芯片导致接口输出数据异常，提高接口输出可靠性。
所述控制模块5与电源模块3之间采用柔性带连接，所述控制模块5、电源模块4与接口模块3之间采用接插件对插方式连接。所述加表模块2与控制模块5、接口模块3之间采用接插件对插方式连接。
所述加速度测量装置正常工作温度范围为-40℃～60℃，正常工作加速度范围为0～±3g，零偏指标为不大于1mg，输出精度高。
本发明的减载加速度测量装置即为专用于减载的加速度计测量单机，可实现运载火箭的主动减载。且该装置具备体积小，精度高，适用于工程应用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：包含接插件、加表模块、电源模块、控制模块和接口模块；
所述的接插件与+28V一次电源连接，以及用于供电与数据传输；
所述的加表模块包含加速度计，能够敏感加速度信号，并将加速度信号转化为电流信号进行输出；
所述的电源模块用于将一次电源转化为二次电源，以对所述的加表模块、控制模块和接口模块供电；
所述的控制模块将所述加表模块转化的电流信号转化为数字信号，并采集温度信号、二次电源信号，打包之后通过所述的接口模块对外发送。
2.根据权利要求1所述的运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：所述的加速度计为石英加速度计。
3.根据权利要求1所述的运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：所述的电源模块将+28V一次电源转化为±15V、±12V、+5V二次电源，作为所述加表模块、控制模块和接口模块的供电。
4.根据权利要求1所述的运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：所述的接口模块用RS-422接口进行对外发送所述的数字信号、温度信号和二次电源信号。
5.根据权利要求4所述的运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：所述的接口模块包含RS-422芯片，所述的RS-422芯片采用隔离芯片，使一次电源地与RS-422芯片的信号地隔离，以防止共模电压烧毁接口的RS-422芯片导致接口输出数据异常。
6.根据权利要求1所述的运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：所述的加速度测量装置还包含柔性带，所述控制模块与所述的电源模块之间采用柔性带连接。
7.根据权利要求1所述的运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：所述控制模块、电源模块与接口模块之间采用接插件对插方式连接。
8.根据权利要求1所述的运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其特征在于：加速度测量装置的正常工作温度范围为-40℃～60℃，正常工作加速度范围为0～±3g，零偏指标为不大于1mg。
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