大推力振动试验系统电流监测转换器的制作方法

本发明属于航天器力学环境试验领域，具体涉及电流监测转换部件，其可以在多振动台并激的大推力振动试验系统中用于实时将多个振动台电流传感器输出的弱电流信号转换成可供控制系统测量的电压信号。

背景技术：

随着中国航天技术的不断发展，研制的各类新型航天器产品逐渐诞生。为确保航天器的发射成功及在轨的正常运行，航天器的部组件、各分系统及整器产品均需在振动试验设备上进行力学环境试验的考核。然而有些大型航天器产品质量大，验收或鉴定试验量级高，目前市场上单个振动的推力无法完成其力学试验，需要采取多台并激的方式提高振动台系统的整体推力。通常400kN及以上推力的试验系统定义为大推力振动试验系统。

航天器力学试验中为准确评估大推力振动试验系统的输出推力，需要获取系统运行期间电流的完整信息。目前市场上大推力振动试验系统试验期间的电流信息通过功率放大器面板上的数字显示表进行显示，试验人员只能靠目测记录整个试验过程中的最大峰值电流，而无法实时记录电流随试验频率变化的过程曲线，存在记录数据精度低，信息记录不完整等问题。

同时在多台并激大推力振动试验系统中，如果连锁保护不到位而又没有完整的电流监测，即使有一个振动台发生故障，由于其他振动台运动，振动控制系统自检也能通过。在此情况下进行力学试验，会因振动试验系统受力不均匀，存在导向轴承及航天器产品损坏的巨大风险。如果大推力振动试验系统中能将全部电流信息提供给振动控制系统进行监测，这种巨大风险在振动控制系统自检时就能进行早期排除，并做到全程监控，有效规避单个振动台出现故障或输出反相的风险。

因此，在航天器力学试验中为准确评估振动台的输出推力，同时为防止多台并激大推力振动试验系统中单个振动台出现故障或输出反相，对多台并激大推力振动试验系统的电流信号进行实时监测和全过程记录显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种模块化，系统化的用于大推力振动试验系统中的电流监测转换器，该转换器结构简单，成本低，能够方便地实现大推力振动试验系统中电流转换。本发明的电流监测转换器能够将多台并激大推力振动试验系统中多个振动台电流传感器输出的弱电流信号转换成电压信号，供控制系统或测量系统进行采集、分析及评估，便于力学输入条件准确制定。

本发明的通过如下的技术方案实现：

大推力振动试验系统电流监测转换器，主要包括壳体和内置的上下两层电路组成，上层电路用于测量垂直振动试验系统振动台的电流信号，下层电路用于测量水平振动试验系统振动台的电流信号；每层电路主要包括若干组并联的信号输入端和高精度电阻以及信号输出端，24V电源。每个信号输入端端口为3个信号，分别为电流传感器供电正极、供电负极、输出弱电流信号；输出信号端的每个端口为2个信号，分别为电压正极及接地，24V电源直接放置在壳体内，24V电源正负极直接连接电流传感器的供电正极和供电负极，电流传感器输出弱电流信号经过高精度电阻后回至24V电源的地线，电流监测转换器输出端测量的电压即为弱电流信号流过高精度电阻时其两端的电压信号。

其中，所述若干组为2-6个。

其中，24V电源是用于将外部的220V电压直接转换成可供电流传感器使用的24V电源。

其中，电流监测转换器的壳体上设置有三级切换开关，开关切换至某一状态为垂直振动试验系统电流传感器供电，切换为另一状态为水平振动试验系统电流传感器供电，开关切换至中间状态处于两套振动试验系统电流传感器均不供电。

与现有的电流监测转换方式相比，本发明的大推力振动试验系统电流监测转换器可将多台并激大推力振动试验系统中多个振动台电流传感器输出的弱电流信号转换成电压信号，供控制系统或测量系统进行采集、分析及评估，便于力学输入条件准确制定，同时通过三级切换开关的使用，能够方便地进行不同操作状态下振动试验条件的切换，且操作便捷、集成性高、稳定可靠、电流转换精准，极大地提高了航天器力学环境试验水平。

附图说明

图1为本发明的大推力振动试验系统电流监测转换器单层电路图。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

通常，航天器振动试验一般按X/Y/Z三个轴依次进行。为提高力学试验效率，建设了垂直和水平两套大推力试验系统。垂直大推力振动试验系统由4个35吨振动台系统组成，水平大推力振动试验系统由2个35吨振动台组成。为便于监测两套大推力试验系统的电流信号，发明了电流监测转换器，本发明的电流监测转换器的单层电路图如图1所示，其中，大推力振动试验系统电流监测转换器，主要包括壳体和内置的上下两层电路组成，上层电路用于测量垂直振动试验系统振动台的电流信号，下层电路用于测量水平振动试验系统振动台的电流信号；每层电路主要包括若干组并联的信号输入端和高精度电阻以及信号输出端，24V电源、每个信号输入端端口为3个信号，分别为电流传感器供电正极、供电负极、输出弱电流信号；输出信号端的每个端口为2个信号，分别为电压正极及接地，24V电源直接放置在壳体内，24V电源正负极直接连接电流传感器的供电正极和供电负极，电流传感器输出弱电流信号经过高精度电阻后回至24V电源的地线，电流监测转换器输出端测量的电压即为弱电流信号流过高精度电阻时其两端的电压信号。

在一具体的实施方式中，本发明在单层电路中采用了4组并联的信号输入端，上层电路用于测量垂直振动试验系统4个35吨振动台的电流信号，下层电路用于测量水平振动试验系统2个35吨振动台的电流信号。每层电路均提供4个信号输入端、4个信号输出端。下层剩余的2个信号输入端、2个信号输出端用于备份。每个信号输入端口为3个信号，分别为电流传感器供电正极、供电负极、输出弱电流信号；输出信号端为4个，每个端口为2个信号，分别为电压正极及接地。24V电源可直接放置在电流监测转换器内，它将外部的220V电压直接转换成可供电流传感器使用的24V电压。24V电压正负极直接连接电流传感器的供电正极和供电负极。电流传感器输出弱电流信号经过高精度电阻后回至24V电源的地线。电流监测转换器输出端测量的电压即为弱电流信号流过高精度电阻时其两端的电压信号。由于选取的24V电源功率有限，一般只允许其对垂直4个35吨振动试验系统的4个电流传感器供电或对水平2个35吨振动试验系统的2个电流传感器供电。因此在电流监测转换器的前面板上设置三级切换开关，开关切换至左边为给垂直振动试验系统的4个电流传感器供电，开关切换至右边为给水平振动试验系统的2个电流传感器供电，开关切换至中间为两套振动试验系统电流传感器均不供电。

大推力振动试验系统的电流传感器可测量电流上限为2000A，对应的输出弱电流为400mA，而一般控制或测量系统可测量的电压均在±10V以内，因此电阻阻值选为25Ω，控制系统或测量系统内通道设置灵敏度为5mv/A。

在实际使用过程中，该大推力振动试验系统电流监测转换器的长×宽×高尺寸分别为300mm×200mm×100mm。该产品操作便捷、集成性高、稳定可靠、电流转换精准，已在某大型航天器力学环境试验中成功应用。

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。