CN205280090U - 一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，特别适用于一种大重量、高功耗、发热多、多模块集合，且经受大量级振动的二次电源。本实用新型涉及二次电源印制板一块，30g以上的滤波器两个、电源模块7个、电磁继电器一个及T型减振垫限位螺钉，模块总重量超过700g。本实用新型采取模块加强筋、橡胶减振垫、限位螺钉、限位垫片以及模块底部减振等设计，减轻模块对印制板的硬力损伤，提高了二次电源板的抗振能力；通过聚酰亚胺薄膜、加强筋发黑等措施，改善了模块的散热能力，增强了二次电源板的工作可靠性。

Description

一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件

技术领域

本实用新型涉及一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，特别适用于一种大重量、高功耗、发热多、多模块集合，且经受大量级振动的二次电源，该技术属于振动控制领域。

背景技术

随着中国航天事业的发展，对大型运载火箭的需求的提高的同时，对其抗振能力提出了严格的要求。光纤陀螺在火箭上主要是用来测量加速度和角速度惯性产品，其测量精度主要是靠单板保证的。本文所设计的二次电源抗振组件应用于光纤陀螺，光纤陀螺是一种全固态惯性仪表，它具有传统机电仪表所不具备的优点。它是仅由光学器件和电子器件组成的闭环系统，通过检测两束光的相位差来确定自身角速度，因此在结构上它是完全固态化的陀螺，没有任何运动部件。

二次电源组件，作为光纤陀螺的重要组成部分，其抗振性能对光纤陀螺的可靠性、性能指标等有着重要影响。现有技术的光纤陀螺对二次电源组件的抗振特性优化较少，这种设计在大量级振动条件下有可能造成二次电源输出异常。采用二次电源加强筋就摆脱了这一束缚，提高了光纤陀螺适应振动的能力。此外，给二次电源组件设计限位螺钉及限位垫片进一步提高了光纤陀螺二次电源组件的抗振性能，进一步提高了光纤陀螺工作的可靠性。

现有技术中，对二次电源的抗振性能优化，大都是将电源模块安装在结构本体上，用飞线的方式进行电气连接，这对整个系统的电磁干扰带来诸多挑战。通过查找相关设计，未发现本文的这种用加强筋加限位螺钉的设计方法，该设计既能满足大量级振动要求，又有利于总体的电磁干扰设计。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，提高了二次电源组件的抗振性能，可以使光纤陀螺的力学环境适应性好、可靠性提高。

本实用新型的技术方案是：一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，包括印制板和加强筋；加强筋固定安装在印制板上；在加强筋上安装有电源模块、滤波器以及继电器；印制板表面铺有贝格斯，用于传导电源模块产生的热量，以及缓冲电源模块与印制板之间的摩擦；加强筋的四个脚上有用于与光纤惯组本体连接的限位螺钉和T型减振垫；

所述加强筋进行发黑处理。

加强筋由铝合金材质制成。

所述电源模块的个数为7个。

所述滤波器的个数为4个。

所述继电器的个数为1个。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

本实用新型将对力学性能影响比较大的滤波器、电源模块及继电器安装在金属加强筋上，在充分考虑各组件重量下，合理设计加强筋的结构尺寸，使重心尽量位于几何中心处，提高了二次电源组件抗振性能；加强筋是通过限位螺钉与光纤惯组本体相连，此设计可减小加强筋的位移；限位螺钉通过T型减振垫与加强筋相连，可以缓冲加强筋与本体的硬力碰撞；贝格斯在印制板与模块之间，既可以传导模块产生的热量，又可以缓冲模块与印制板之间的摩擦；本实用新型对加强筋发黑处理，兼顾了抗振性能和散热两方面的要求。

附图说明

图1为本实用新型的构成示意图；

图2为加强筋外形示意图；

图3为减振模型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

1)总体组成设计：光纤惯组二次电源减振装置，如图1所示，包括一个印制板1和加强筋2；在加强筋和印制板上有7个电源模块3，2个滤波器4，1个继电器5；模块与印制板之间垫贝格斯8；加强筋的四个脚上有限位螺钉6和T型减振垫7。

滤波器、电源模块、继电器等模块重量大且集中，2mm的印制板无法承受该重量下的大量级振动，金属加强筋如图2所示，可缓冲模块振动对印制板的硬力冲击，提高该装置的可靠性；

印制板用于电源模块、滤波器及继电器之间的电气连接，该二次电源装置是将28V的输入电压转换成后续装置所需的数字±5V、±15V、模拟+5V，遥测+5V、温控+5V电压值；

贝格斯是在模块与印制板之间的，它的作用是避免模块与印制板直接接触摩擦，此外还可以传导模块产品的热量，提高装置的工作稳定性；

T型减震垫用途是缓冲加强筋与本体之间的硬力碰撞；限位螺钉用于限制加强筋的位移，尽力避免加强筋与本体直接接触，减少加强筋与本体之间的硬力碰撞。

2)电源装置减振原理：上述的两个滤波器、7个电源模块及继电器是通过加强筋进行固定的，这样既可以加强该装置抗振能力又可以减少印制板的硬力承担，印制板提供模块间的电气连接，印制板与模块之间的贝格斯既可以传导模块产生的热量，又可以缓冲印制板与电源模块的硬力摩擦，提高装置的抗振性能，T型减振垫可以缓冲加强筋与本体的硬力碰撞，限位螺钉将加强筋与本体连接，可以减少加强筋的位移，提高该装置的抗振能力。

3)电源组件采用四角安装方式，安装点位于组件四个角上，每一个安装点通过限位螺钉、限位平垫及T型减振垫组成一个减振系统，在考虑单方向振动激励时可简单等效为图3所示单自由度弹簧阻尼质量系统模型。其中m为电源组件总重量(kg)，k为减振垫的刚度(N/m)，c为减振器的粘性阻尼系数(N*s/m)，z为电源组件的位移响应(m)，ze为安装基础即箱体的位移激励(m)。

根据振动理论，弹簧阻尼质量系统对任意形式激励位移响应的杜哈美积分为

$z=\frac{1}{{\mathrm{m\ω}}_d}{\∫}_0^{t}q\left(\mathrm{\τ}\right)e^{-D\mathrm{\ω}(t-\mathrm{\τ})}{\mathrm{sin\ω}}_d(t-\mathrm{\τ})d\mathrm{\τ}$

式中ω为无阻尼时系统固有频率(rad/s)；

ωd为有阻尼时系统固有频率(rad/s)；

D为系统阻尼比；

q(τ)为任意形式激励。

对于一个随机振动f(t)，用均值f、自相关函数Rf和功率谱密度函数Sf表示，其中

$\stackrel{\‾}{f}=\underset{T\→\mathrm{\∞}}{\lim }\frac{1}{T}{\∫}_0^{T}f\left(t\right)dt,$

$R_f\left(\mathrm{\τ}\right)=\underset{T\→\mathrm{\∞}}{\lim }\frac{1}{T}{\∫}_0^{T}f\left(t\right)f(t+\mathrm{\τ})dt$

$S_f\left(\mathrm{\ω}\right)={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}{R}_f\left(\mathrm{\τ}\right)e^{-j\mathrm{\ω}t}d\mathrm{\τ},$

则经过上述系统后的响应为

$\stackrel{\‾}{x}=E\[{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}h\left(\mathrm{\τ}\right)f(t-\mathrm{\τ})d\mathrm{\τ}\]=H\left(0\right)\stackrel{\‾}{f}=\frac{1}{k}\stackrel{\‾}{f},$

$R_x\left(\mathrm{\τ}\right)=E\[x\left(t\right)x(t+\mathrm{\τ})\]={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}h\left({\mathrm{\τ}}_1\right)h\left({\mathrm{\τ}}_2\right)R_f(\mathrm{\τ}+{\mathrm{\τ}}_1-{\mathrm{\τ}}_2){\mathrm{d\τ}}_1{\mathrm{d\τ}}_2$

$S_x\left(\mathrm{\ω}\right)=|H\left(\mathrm{\ω}\right){|}^2{S}_f\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{S_f\left(\mathrm{\ω}\right)}{{(1-{\mathrm{\λ}}^2)}^2+4{\mathrm{\ξ}}^2{\mathrm{\λ}}^2}$

其中，H(ω)为线性振动系统的频率响应函数。Rf(0)与Rx(0)分别为随机激励力和输出位移响应的均方值。将电源组件各参数带入上述模型，经计算：

$\stackrel{\‾}{x}\≈0.03\stackrel{\‾}{f}$

S_x(ω)≈0.4S_f(ω)

从上述公式可看出，经过减振后，随机振动f(t)的均值和功率谱密度均减小，即随机振动f(t)的量级也相应减小，基于此结果确定限位螺钉(6)直径及T型减振垫(7)的频率。

Claims (6)

1.一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，其特征在于：包括印制板(1)和加强筋(2)；加强筋(2)固定安装在印制板(1)上；在加强筋(2)上安装有电源模块(3)、滤波器(4)以及继电器(5)；印制板(1)表面铺有贝格斯(8)，用于传导电源模块(3)产生的热量，以及缓冲电源模块(3)与印制板(1)之间的摩擦；加强筋(2)的四个脚上有用于与光纤惯组本体连接的限位螺钉(6)和T型减振垫(7)。

2.根据权利要求1所述的一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，其特征在于：所述加强筋(2)进行发黑处理。

3.根据权利要求1所述的一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，其特征在于：加强筋(2)由铝合金材质制成。

4.根据权利要求1所述的一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，其特征在于：所述电源模块(3)的个数为7个。

5.根据权利要求1所述的一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，其特征在于：所述滤波器(4)的个数为4个。

6.根据权利要求1所述的一种带有减振装置的光纤惯组二次电源组件，其特征在于：所述继电器(5)的个数为1个。