一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统

本发明涉及航天光学遥感，更具体地说，涉及一种星载扫描驱动机构温度与稳定度的监测系统。

背景技术：

1、航天光学遥感仪器的扫描驱动机构是关键部件之一，在各种测试和环境试验过程中，需要全程监测并存储数据，用于评估其稳定性，确保能够保持长期稳定可靠地运行。对于扫描体制的光谱成像仪器，旋转电机带负载工作时，周期稳定度是重要性能指标，影响成像质量。电机温度的变化也影响着电机转动力矩、润滑等性能，这些参数直接影响扫描机构的寿命，通常满足运行周期稳定度要求优于10-4，转动寿命大于5年的要求。步进电机是光学遥感仪器常选用的连续扫描电机之一，结构简单，为了实现360°连续旋转扫描，只用电脉冲信号进行控制，并将电脉冲信号转换成相应的角位移。每输入一个脉冲信号，电机就转过一个角度，它的稳定度与脉冲频率成正比。如果步进电机控制运行异常时会出现抖动、噪声等，并使电机外壳温度升高，存在堵转的情况，最终影响其寿命。扫描驱动机构在框架上安装霍尔元件，在壳体上也安装有热敏测温电阻，在地面测试设备中，目前没有同时具有监测电机温度与稳定度的功能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种对星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，以解决上述技术问题，满足对扫描驱动机构稳定度与转动过程中温度实时监测的要求。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，包括下位机平台与上位机程序；在电机壳体上安装热敏电阻，并通过下位机平台的模拟电路将温度值转换成电压量，将电压量通过ad转换器转换为标准数字量，由下位机平台的处理器进行读取；

3、将电机转子上由于周期旋转而带动触发的霍尔器件产生的霍尔触发信号进行滤波与转换，将初次调制后的霍尔信号输送至处理器的采集端，并测量下次到来的霍尔信号的时间间隔；

4、将温度转换的数字量值和两次霍尔信号的时间差值进行协议转换，形成数据标准的帧格式，由下位机平台的串口设备进行对外传输并由上位机程序进行存储与显示。

5、本发明进一步设置为：上位机程序启动自动搜寻串口号并连接，其波特率为115200，数据位8位，停止位为1，无奇偶校验，且无需人工查找与配置；显示时间为0.1小时—24小时；电机稳定度的显示范围可自主配置，上限与下限的设定具有自动纠错机制；软件后台依据标准帧格式，自主解析实时接收到的数据帧，解析完毕后立即同时显示稳定度值与电机壳体温度，并且稳定度值通过曲线显示，同时依据实时时间存储帧数据。

6、本发明进一步设置为：异常数据自动纠错机制，在解析到不符合规定阈值的稳定度值后，立即显示，并统计异常次数。

7、本发明进一步设置为：ad转换器的模拟量输入电压的计算公式为：

8、

9、将该模拟量电压值转换成为标准数字量，由下位机平台的处理器进行读取，其基本公式为：

10、

11、读取到的dn值暂存在缓存中，以备后续使用；其中，vout表示ad转换器的模拟量输入电压，vp表示热敏电阻电压量；vn表示基准电压量；rf表示反馈调节电阻；rin表示基准电阻；dn表示标准数字量；vref表示标准参考电压；

12、本发明进一步设置为：两次霍尔触发信号的时间间隔计算公式为：

13、

14、fosc为时钟基准频率，div为分频系数，t2为时间值，计算得到的tspan值暂存在缓存中，以备后续使用。

15、综上所述，本发明具有以下有益效果：利用下位机平台和上位机软件配套，实现对各种卫星上遥感载的扫描驱动机构进行温度采集和稳定度进行测量、存储与实时显示，该系统简易便携、测试稳定，适用于星载光学遥感仪器的扫描驱动机构，尤其在寿命试验中，能满足对扫描驱动机构稳定度与转动过程中温度实时监测的要求。

技术特征：

1.一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度进行监测系统，其特征是：包括下位机平台与上位机程序；在电机壳体上安装热敏电阻，并通过下位机平台的模拟电路将温度值转换成电压量，将电压量通过ad转换器转换为标准数字量，由下位机平台的处理器进行读取；

2.根据权利要求1所述的一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，其特征是：上位机程序启动自动搜寻串口号并连接，其波特率为115200，数据位8位，停止位为1，无奇偶校验，且无需人工查找与配置；显示时间为0.1小时—24小时；电机稳定度的显示范围可自主配置，上限与下限的设定具有自动纠错机制；软件后台依据标准帧格式，自主解析实时接收到的数据帧，解析完毕后立即同时显示稳定度值与电机壳体温度，并且稳定度值通过曲线显示，同时依据实时时间存储帧数据。

3.根据权利要求2所述的一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，其特征是：异常数据自动纠错机制，在解析到不符合规定阈值的稳定度值后，立即显示，并统计异常次数。

4.根据权利要求1所述的一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，其特征是：ad转换器的模拟量输入电压的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，其特征是：两次霍尔触发信号的时间间隔计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种星载扫描驱动机构的温度与稳定度监测系统，涉及航天光学遥感技术领域。包括下位机平台与上位机程序；在电机壳体上安装热敏电阻，通过下位机平台的模拟电路将温度值转换成电压量，并通过AD转换器转换为标准数字量；将电机转子上由于周期旋转而带动触发的霍尔器件产生的霍尔触发信号进行滤波与转换，将初次调制后的霍尔信号输送至处理器的采集端，并测量下次到来的霍尔信号的时间间隔；将温度转换的标准数字量值和两次霍尔信号的时间差值进行协议转换，形成数据标准的帧格式，由串口向上位机程序传输并显示。本发明具有简易便携、测试稳定等优点，适用于星载光学遥感仪器的扫描驱动机构，实时监测旋转稳定度、温度等性能参数。

技术研发人员：丁方,刘云猛,柴金广,杜铭唐,周夕言
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13