一种卫星微角振动高精度测量方法

卫星微振动引发的结构微角振动限制了高精度卫星指向精度和姿态控制稳定性,因此有必要对其进行在轨测量。为准确测量卫星结构微角振动,文章在对比不同的测量方法后,提出了一种基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamics,MHD)微角振动传感器的卫星结构微角振动高精度测量方法,并针对由动量轮引起的有效载荷微角振动的特性,进行了仿真和试验验证。试验结果表明,其测量精度满足现阶段卫星控制的要求。此方法能为卫星扰动源的定位及卫星的主动减振反馈提供依据。     

航天器在轨微振动测量单元设计及地面标定技术

针对航天器在轨微振动环境测量,文章分析了微振动的来源及其对空间科学实验和对地成像载荷的影响,设计了典型微振动测量单元,提出了微振动测量单元标度因数和偏值的地面标定方法,利用精测设备进行了地面测试验证,结果表明微振动测量单元各轴测量误差小于5×10~(-3)g0,验证了微振动测量单元的设计和地面标定方法的正确性。     

石英挠性加速度计测量航天器微振动的方法

利用高精度石英挠性加速度计可以测量航天器低频微振动,同时也可实现航天器在轨微角振动的间接测量。针对航天器特点,结合石英挠性加速度计工作特性,提出用高精度石英挠性加速度计测量航天器微振动的方法,给出微振动加速度、角加速度、角速度和角位移的不确定度分析,根据测量原理给出了各影响因素对测量合成不确定度的计算方法和分析结果。针对卫星敏感载荷的刚体平面测试环境,设计8个加速度计测点布局,开展了整星试验。试验数据分析表明:石英挠性加速度计可准确测量航天器的低频微振动(200 Hz以内),其直接测量和间接测量结果满足测量应用需求,线加速度测量分辨率为5μg,角位移测量分辨率为0.015″。     

某型号卫星微振动试验研究及验证

某型号卫星地面像元分辨率优于1 m,对成像质量要求很高。微振动成为制约该型号成像质量提升的关键因素之一。在完成微振动对成像质量影响的仿真分析后,对仿真分析的有效性和正确性进行了试验验证。该卫星微振动试验按照单机、分系统、系统和大系统4个层次展开:单机级试验主要通过六分量力测量微振动源的动态特性;分系统级试验主要通过结构加速度响应测量解决微振动传递特性是否正确的问题;系统级试验主要通过成像质量来验证微振动对光学系统影响的分析方法;大系统级试验主要通过在轨图像分析验证相关结论。上述试验对微振动从产生、传递到影响的各个环节进行了测试和验证。最终试验结果表明微振动相关工作达到预期目的,图像质量得到保证。     

音叉振动电容式表面电位测量装置设计

文章针对振动电容式表面电位测量传感器核心组件——振动音叉进行详细设计,分析得出适用于电位检测的音叉振动形式,确定出音叉结构参数及驱动方式;进行基于传递函数的传感器灵敏度及精度影响因素分析;提出基于电荷感应与静电场仿真的电位测量装置设计方法,得到的传感器灵敏度与理论计算结果一致,并最终通过样机标定实验验证了传感器设计的正...     

高精度加速度计测试标定系统的构建

加速度计是惯性导航系统的重要测量器件之一,加速度计的发展趋于高精度、小型化的特点,高精度加速度计的测试标定也面临前所未有的挑战.针对偏值重复性优于0.1 μg,标度因数重复性优于0.1 ppm的高精度加速度计的测试标定系统的构建,通过对加速度的输出参数模型、输入信号的给予能力以及输出信号的获取能力等方面进行综合分析,识别出稳定重力场、高精度位置转台、精密采样电阻、高精度信号采集系统、恒定的测试温度等影响高精度加速度计标定结果的关键因素并对其进行了验证,为构建高精度加速度计测试标定系统提供依据.     

加速度场离心试验用一体化大量程六维力传感器的研制

鉴于离心式加速度场模拟试验系统的需要,研制了一种大量程六维力传感器。在力传感器传统设计方法基础上,重点分析了传感器结构优化、材料选型、加工工艺、惯性耦合补偿等控制环节的影响。利用有限元方法对所设计的六维力传感器维间耦合、加速度场惯性效应耦合及输入输出关系进行仿真分析;借助相应的标定系统,实现六维力耦合效应的标定测试和耦合矩阵的获取,基于标定误差矩阵建立六维力传感器惯性效应补偿;静/动态实验结果表明所设计的大量程六维力传感器完全满足大加速场下力测试精度和稳定性要求。     

卫星天线反射面板热形变面形误差检测方法

为实现航天卫星天线面板热形变面形误差高精度检测,提出利用三坐标测量系统搭载高精度激光位移传感器,对检测对象进行扫描测量;并通过对其系统误差来源进行分析、公差合理分配及误差控制,提出对测量系统进行整体优化,以满足所提出检测精度要求。为验证所提出方法的可行性,搭建测量系统,对标准试件的测量数据进行面形拟合,获得测量偏差优于±4.22μm/m2;分别制作常规铝板及光滑铝板作为测试对象,在其背部黏贴加热板的加热方式,以模拟卫星面板在实际工作环境中发生热形变。采用提出的方法对其进行了热形变面形误差检测实验,检测结果验证了所提出方法的可行性。     

硬X射线调制望远镜卫星甚高精度星敏感器设计与在轨验证

针对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星的高精度姿态测量需求,研制了一种基于定制CCD图像传感器的甚高精度星敏感器。文章介绍了甚高精度星敏感器的总体设计,包括结构设计、电子学设计、光学设计、软件和算法设计等方面,并进行了甚高精度星敏感器的地面观星试验和在轨验证,结果表明:甚高精度星敏感器惯性姿态测量精度可达到亚角秒级,相比市场上常规星敏感器的测量精度3″～10″有了进一步的提高。     

力限振动试验夹具设计要求和力测量装置校核方法

文章总结了航天器系统级力限振动试验夹具设计思路, 提出利用合力和合力矩进行力测量装置有效性校核的方法。并通过航天器系统级力限振动试验, 对力测量误差原因进行分析, 指出通过提高加速度和力信号信噪比的办法可使相对误差减小到±10%以内或更低, 验证了力测量装置的有效性。     

传感器安装对爆炸冲击测试结果影响的试验研究

为了找到爆炸冲击测试结果精确度的影响因素,利用轻气炮冲击试验装置作为冲击源,设计了专用对比工装,模拟安装过程中的实际操作因素的影响程度。以压阻式传感器为研究对象,以激光多普勒测振仪校准结果为基准,对比耦合剂种类、连接螺栓规格、表面粗糙度、安装力矩以及传感器安装数量等因素对测试结果的影响。结果表明前4种因素对冲击测试的影响较小,均在3 dB的容差范围以内;而传感器安装数量和与被测对象的连接方式对冲击测试结果影响较大。     

谐振式传感器高精度频率测量技术研究*

随着MEMS振梁加表、振梁压力传感器等谐振式传感器精度的提高,对频率测量精度的要求也随之提高。现有的测频技术通常采用单片机内置的输入捕获及中断功能,与实际需求的测量精度差距较大。提出一种基于FPGA的高精度频率测量方案,在5ms的采样间隔下实现1ppm的相对频率测量精度,满足高精度谐振式传感器的精度要求。     

精密离心机误差对石英加速度计误差标定精度分析

分析了离心机各个误差源,用齐次变换法精确地计算了产生的向心加速度,给出了向心加速度、重力加速度和哥氏加速度在加速度计坐标系下的分量,推导了被试加速度计输入加速度的精确表达式。在给出石英摆式加速度计在精密离心机上标定时的误差模型的基础上,着重讨论了误差模型系数的计算值与离心机误差之间的关系。根据仿真结果找出了某些离心机误差对加速度计误差系数标定的影响关系,为按照加速度计的标定精度来确定离心机的精度打下了理论基础。     

激光动态液位测量技术研究

如今,运载火箭大量使用液氧、煤油等液体推进剂,其液位测量技术主要有浮子式、激光式、电容式、雷达式等。介绍并实现了一种激光液位测量系统,该系统体积小、功耗低,可适应多种测量环境,能满足航天燃料液位测量高精度、高动态、连续稳定测量的要求。系统利用相位式激光测距技术,通过测量激光回波信号的相位延迟,计算激光光程从而得到距离数据并通过客户端进行直观展示和数据存储。系统最大测量距离可达100 m,精度为±1 mm。该系统为非接触测量,耐腐蚀,通过加入反射板可实现透明、非透明液体测量。     

提高星载多工器热真空试验测试精度的方法

星载多工器是卫星有效载荷分系统中的关键部件;须对其在热真空环境下的插入损耗、波动等射频性能进行准确测量,以真实反映产品的应用性能。经过分析多工器测试系统原理组成以及导致多工器热真空试验测试数据不准确及不稳定的各项因素,确定测试电缆性能随温度变化是影响多工器热真空试验测试精度的主要因素后,给出5种改进方法,包括:以参考电缆辅助说明测试电缆变化;采用波导阵测试系统;测试电缆实施热控包覆;运用时域分析计算并剔除测试电缆变化;测试电缆多通道实时校准。最后,汇总对比这些改进方法的应用效果,推荐测试电缆多通道实时校准为最佳,为行业提高星载多工器的热真空试验测试精度提供参考。     

数字式低温液位测量系统

液体火箭发动机试验中,低温推进剂(液氢、液氧、液态甲烷等)的稳态流量是发动机设计的重要参数。目前用自主研制的分节式电容液面计、电容变换仪、采集设备和计算机组成流量测量系统,实现氢氧发动机高空模拟试验及校准试验中高精度稳态流量的测量和实时液位监测。为了提高电容式液位计的测量精度和可靠性,对变送仪表的性能进行了改进。研制了基于FPGA的数字式液位测量仪,测量系统仅由分节式液位传感器、数字式液位测量仪和计算机构成一套完整的解决方案,实现了仪器的智能化和数字化。     

卫星波束标校信号码型对比分析

针对GEO轨道通信卫星同步定点后会出现周期性漂移,导致波束指向不确定的问题,本文对波束标校系统中的信号捕获进行了研究。由于标校信号捕获依赖于标校信号之间的正交性及其自相关特性,因此文中提出了标校系统中信号码型选择需要考虑的关键问题。特别是在天线存在指向误差时,Ka频段标校站接收信号功率最大差异可达近30 dB,这给标校信号码型设计和标校信号的捕获带来了困难,因此文中从码型的抗干扰性能、实现复杂度、能量估计精度和捕获特性等几个方面,分析和对比了m序列信号、Walsh信号、单频信号和Chirp信号（扫频信号）这4种码型各自的优点和缺点,并用MATLAB进行了仿真。结果表明：在抗干扰性能上,伪随机序列信号和Walsh信号最好,Chirp信号次之,单频信号最差;在复杂度方面,Chirp最复杂,伪随机序列和Walsh序列次之,单频方式最简单;在估计精度方面,三者的估计精度相当;在捕获性能方面,Walsh信号的捕获性能明显优于m序列,而且当两个标校站的接收信号功率之间存在较大差异时,Walsh信号的捕获性能明显优于m序列。因此标校系统可优先选择Walsh码作为标校信号。     

一种利用剩磁标定的星光/磁测备份自主导航方法

针对空间机动平台GNSS导航系统易受干扰的缺陷,提出一种基于剩磁标定的磁测/星光备份的自主导航方案。当GNSS信号完好时,利用GNSS高精度测量信息和磁强计/星敏带剩磁干扰的联合测量信息不仅可实时估计出机动平台导航参数,同时准确标定出运行环境的剩余磁场强度;当GNSS信号受干扰中断时,在剩磁准确标定的基础上启用磁场/星光备份自主导航方案完成机动平台的导航参数实时估计。由仿真结果可知,当GNSS信号正常时该导航方案具备较高的剩磁标定精度,三轴标定误差为0.026nT,0.293nT,0.107nT;而当GNSS信号受干扰时,备份导航方案三轴位置估计误差为87.3m,172.5m,65.2m,三轴速度估计误差为0.78m/s,0.86m/s, 1.04m/s。 仿真结果表明该方案具备较强的可行性。     

捷联惯导加速度计尺寸效应误差建模及其标定

高动态条件下,加速度计（简称加计）的尺寸效应将成为捷联惯导系统精确导航的重要误差源。这个误差源于加计组合中三个加计振动中心（有效的加速度测量点）的不重合。从几何角度对加计尺寸效应误差进行了建模。设计了三类基于精密三轴速率转台的加计尺寸标定方案,即匀角速度旋转、匀角加速度旋转和正弦角加速度旋转方案。以旋转过程中捷联惯导系统的速度输出作为量测,利用Kalman滤波器可以实现对加计尺寸系数的有效估计。利用分段定常系统可观性分析方法研究表明,三类旋转标定机动均能使系统状态完全可观测。仿真结果证明了三类标定方案的有效性,而以匀角速度旋转方案估计过程最平稳,以正弦角加速度旋转方案估计精度最高。