基于振动传感器的星载振动监测装置的制作方法

本发明涉及航天器，尤其涉及一种基于振动传感器的星载振动监测装置。

背景技术：

卫星从发射到完成飞行任务的整个过程中要经历各种复杂的力学环境作用，为防止卫星因主动段的振动导致的破坏，目前卫星在设计时都留有较大的裕度，增加了卫星的研制成本及研制周期。另一方面，随着运载火箭技术的发展，对于火箭上面级的振动量级的研究仍处于仿真阶段，并未得到实际测量数据的支撑，理论研究成果并未得到实践的验证。为了增加针对卫星主动段力学环境真实情况的了解，使卫星技术要求里具有针对性的抗振指标，对卫星主动段的力学环境进行分析研究是急迫需要解决的问题，这也是星载振动监测装置研制的主要意义。

随着航天器性能的提升，微振动对在轨卫星主要载荷的性能指标的影响越来越被重视，微振动抑制技术，特别是主动式隔振技术的应用需求也日趋显现和重要，通过监测为主动隔振控制提供数据支持，更增加了星载振动监测装置研制的意义。同时，结合针对卫星等航天器对体积、重量和功耗的综合要求，在满足力学环境监测的同时，优化装置的体积、重量和功耗也是星载振动监测装置的重要方面。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种在满足力学环境监测的同时，优化装置的体积、重量和功耗的基于振动传感器的星载振动监测装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种空间信息网络天基试验系统，包括：第一振动传感器、第二振动传感器和振动监测单元；其中所述第一振动传感器及所述第二振动传感器分别设置在卫星上；所述振动监测单元设置在卫星的服务舱内；所述第一振动传感器及所述第二振动传感器分别通过线缆与所述振动监测单元连接。

优选地，所述振动监测单元包括机壳以及设置在所述机壳内的信号处理电路板，在所述信号处理电路板上设有信号处理电路。

优选地，所述信号处理电路包括：第一传感电路和第二传感电路，所述第一传感电路和所述第二传感电路分别与所述第一振动传感器及所述第二振动传感器连接；信号选通和模/数采集模块，所述信号选通和模/数采集模块与所述第一传感电路和所述第二传感电路连接；数字处理模块，所述数字处理模块通过电平转换模块与所述信号选通和模/数采集模块连接；综合电子单元，所述综合电子单元通过接口与所述数字处理模块连接。

优选地，所述第一传感电路包括相互连接的第一信号拾取模块及第一放大滤波器；其中所述第一信号拾取模块与所述第一振动传感器连接，所述第一放大滤波器与所述信号选通和模/数采集模块连接。

优选地，所述第二传感电路包括相互连接的第二信号拾取模块及第二放大滤波器；其中所述第二信号拾取模块与所述第二振动传感器连接，所述第二放大滤波器与所述信号选通和模/数采集模块连接。

优选地，还包括第一传感器供电电路及第二传感器供电电路，所述第一传感器供电电路及所述第二传感器供电电路分别与所述第一振动传感器及所述第二振动传感器连接。

优选地，还包括看门狗，所述看门狗与所述电平转换模块连接。

优选地，还包括闪存，所述闪存与所述数字处理模块连接。

优选地，还包括供电电路，所述供电电路与外界的供配点单元连接。

优选地，所述接口为RS422接口。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1)同时支持三种数据处理模式，包括原始数据存储和下传模式，数据FFT变换并下传频域的频率、幅值和相位数据模式，数据挑点并下传时域各采集点的最大值数据模式；

2)对振动监测单元，进行了限流保护、防浪涌和看门狗等安全性设计；

3)为振动监测单元，设计预留了1路5V/1A外部供电输出和1路RS422数据通信通道。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明基于振动传感器的星载振动监测装置原理图；

图2为本发明基于振动传感器的星载振动监测装置振动监测单元的信号处理电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明基于振动传感器的星载振动监测装置包括第一振动传感器、第二振动传感器和振动监测单元，如图1所示。

第一振动传感器和第二振动传感器分别安装在星体上需要进行力学环境监测的位置，振动监测单元安装在卫星服务舱内，第一振动传感器和第二振动传感器与振动监测单元之间分别通过专用线缆连接，振动监测单元的供电接口、RS422通信接口分别与星上供配电单元和综合电子单元连接。

第一振动传感器和第二振动传感器的重量仅为9.3克，体积仅为14立方毫米，支持胶接和螺纹连接两者安装方式。

如图2所示，振动监测单元由机壳和信号处理电路板组成，振动监测单元的机壳包括框体、上盖板、下盖板和螺钉组成；振动监测单元的信号处理电路板为单板结构，信号处理电路板安装和固定在壳体内部，并通过固定在机壳上的电连接器与外部连接。

振动监测单元的重量仅为1.175千克，体积仅为196毫米×166毫米×35毫米，功耗小于8W，通过4个M4的螺钉与星体连接。

振动监测单元中使用的电子元器件质量等级工业级比率达到95％以上，较其他星载振动监测装置，极大的降低了装置的研制成本。

信号处理电路包括：第一传感电路和第二传感电路，第一传感电路和第二传感电路分别与第一振动传感器及第二振动传感器连接；信号选通和模/数采集模块，信号选通和模/数采集模块与第一传感电路和第二传感电路连接；数字处理模块，数字处理模块通过电平转换模块与信号选通和模/数采集模块连接；综合电子单元，综合电子单元通过接口与数字处理模块连接。

第一传感电路包括相互连接的第一信号拾取模块及第一放大滤波器；其中第一信号拾取模块与第一振动传感器连接，第一放大滤波器与信号选通和模/数采集模块连接。

第二传感电路包括相互连接的第二信号拾取模块及第二放大滤波器；其中第二信号拾取模块与第二振动传感器连接，第二放大滤波器与信号选通和模/数采集模块连接。

第一传感器供电电路及第二传感器供电电路分别与第一振动传感器及第二振动传感器连接。

看门狗与电平转换模块连接；闪存与数字处理模块连接；供电电路与外界的供配点单元连接。

接口为RS422接口。

振动监测单元同时支持三种数据处理模式，包括原始数据存储和下传模式，数据FFT变换并下传频域的频率、幅值和相位数据模式，数据挑点并下传时域各采集点的最大值数据模式。

振动监测单元进行了限流保护、防浪涌和看门狗等安全性设计。

振动监测单元设计预留了1路5V/1A外部供电输出和1路RS422数据通信通道。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。