基于MEMS传感器的航天器振动特性测量方法研究及实现

为准确测量某卫星平台真实飞行过程发射主动段结构动力学响应及入轨阶段星板结构微振动特性,设计了一种新型MEMS振动测量系统,综合实现对卫星主动段及在轨阶段振动特性测量。针对卫星发射主动段振动冲击大、频谱范围宽且入轨段振动信号振幅和频率较低的特点,测量系统采用了大量程宽带压电式加速度计,以及国产MEMS加速度计和陀螺仪集成设计方案。卫星主动段各关键时段及在轨段各测量工况下的时域和频域冲击振动分析结果表明:测量系统压电加速度计、MEMS加速度计和MEMS陀螺仪均工作正常,测试数据完整有效,测量精度满足卫星结构动力学分析要求,输出结果符合指标要求,已具备产品化条件,具有广阔的应用前景。     

基于多尺度多参量的硅MEMS陀螺仪漂移预测

针对硅MEMS陀螺仪误差因素多,输出为非线性非平稳的特点,采用传统方法难以对其建立精确的误差模型.在对小波神经网络方法改进的基础上,提出了多尺度去噪的平稳化方法及多参量非线性预测方法并将其用于硅MEMS陀螺仪漂移预测.试验结果表明,采用多尺度多参量校准方法,硅MEMS陀螺仪精度由1°/s提高到0.02°/s.     

同轴腔对称广义切比雪夫滤波器耦合系数的讨论

两谐振腔间的耦合系数是带通滤波器设计中的一个重要参数,它直接影响着滤波器的带宽。根据Tamio Kawaguchi对耦合系数的定义,谐振腔间的耦合系数有正值、负值和零。基于此,文章讨论了一种梳状滤波器耦合系数随耦合窗及输入输出抽头位置的变化情况。     

宇航产品振动试验用夹具绝对传递率的问题分析研究

振动试验作为考察产品可靠性的重要手段,如何正确有效的进行振动试验,是每个实验室或者试验人员必须要掌握的技能,振动试验夹具的优劣性,是保证振动试验顺利进行的重要前提,在实验室模拟振动时,输入量级和输出量级进行1∶1的传递,是不可能的.如果将振动台的激励源、夹具、产品看做三个不同的单元,则振动台的激励源可被视为输入,夹具视为传递,产品视为输出,这三者尽可能的刚性连接,由于阻尼的存在,在量级的传递过程中不可避免的会出现能量损失,导致无法实现1∶1的传递,但可将这种输入和输出之间的传递比尽可能的做到最大,也就是夹具的传递率最大,以这种假设为前提,以系统运动微分方程为理论基础,通过试验时的工作频率与产品及夹具在粘性阻尼系统中固有频率的关系,得出一个关于系统阻尼系数方程,同时借鉴半功率带宽法求的其阻尼系数,从而得到完整的输入与输出的关系比,即为夹具的绝对传递率,这样可以使得试验操作人员在进行试验的同时,更加明确输入的量级与产品实际经受的量级的对比关系,同时为工程中遇到此类问题时,提供一个切实可行的方法.     

基于小波分析的发动机转动惯量测量信号特征提取

在采用单摆法进行某型号发动机整机转动惯量测量中,发现测量信号含有许多其他信号成分,这给准确提取发动机转动惯量相关参数带来一定的干扰.利用小波多分辨分析特性对测量信号进行处理分析,有效地将实际有用信号和干扰信号分开.通过对有用信号的分析,准确提取到了整个振动系统的振动频率、对数衰减及阻尼系数等参数,并分析了系统阻尼对振动频率的影响;通过对干扰信号的特征分析,弄清了干扰源,发现了实验设备存在的工艺缺陷.将小波分析应用于发动机实际工程测试和分析,能准确提取结构动力学参数、提高测量精度及进行故障分析.     

充气条件下陀螺马达的温升特性研究

空间惯性部件常采用充气转子结构,充气压力的大小将直接影响转子结构的气动阻力矩和传热特性,进而影响整个部件的功耗和散热条件。以典型的充气转子系统—一种液浮陀螺仪的陀螺马达为对象,测定了其在从真空到一个大气压条件范围内不同充气压力下工作时特定位置的温升。针对同样对象和条件,采用商用ANSYS-CFX软件进行了流-热耦合分析数值仿真。实测和仿真结果一致地显示出:温升随充气压力增大而减小,且与真空条件相比,充入1个大气压空气将使温升下降约6℃。     

微小卫星三轴磁强计测量误差校正方法

微小卫星在轨进行磁阻尼和磁定姿时,要利用三轴磁强计测量磁场强度,由温度变化引起的测量误差大大降低了测量精度,因而要对测量误差进行校正。文章提出一种校正方法,通过分析三轴磁强计的测量误差建立误差校正模型,利用磁环境模拟器的磁场强度、温度及三轴磁强计的输出电压,对三轴磁强计进行温度建模,利用伪逆法求得三轴磁强计的标定系数,再利用标定系数和零位电压对温度进行线性拟合,可实现三轴磁强计测量的温度补偿。在温度可变的磁环境模拟器中采用校正方法对三轴磁强计进行测试,结果显示该校正方法具有很好的实用性。     

高精度液浮陀螺仪在双轴转台上的标定方法与误差分析

为提高液浮陀螺仪在双轴转台上的标定精度,将双轴转台的误差,陀螺仪的安装误差以及陀螺仪自身的静态误差建立在陀螺仪的标定模型中,在1g重力场中分别建立了16位置和20位置陀螺仪的标定方案。采用误差分离技术与最小二乘法来标定液浮陀螺仪的误差模型系数。与传统的8位置标定方法相比,本文所提出的两种多位置标定方法可以自动规避或补偿双轴转台误差,也可消除不易测量的陀螺仪安装误差对标定结果的影响,以此来提高液浮陀螺仪的标定精度。最后对提出的多位置标定方法进行误差分析,验证了方法的有效性。     

支撑角对低冲击分离装置分离过程影响动力学仿真

介绍了一种低冲击分离装置的结构,并对其冷气驱动分离试验进行了分析.依据能量守恒定律和空气动力学原理,为分离装置的冷气驱动分离过程构建了数学模型;借助数学模型,对分离装置中扇形块两端的支撑角对分离过程的影响进行了仿真和分析.通过仿真结果可发现,扇形块顶端支撑角的变化对分离过程中分离时间和峰值气压的影响很小,而扇形块底端支撑角的改变则会引起分离时间和峰值气压的明显变化.因此,在保证分离功能可靠实现的前提下,可通过减小扇形块底端支撑角来降低分离过程的冲击响应.该结论对分离装置的设计和优化具有指导意义.     

整星阻尼减振方案及试验结果分析

为改善整星振动环境,研究了在星箭转接锥附加约束阻尼层(CLD)提高整星阻尼的可行性.用有限元方法计算和优选约束阻尼层减振方案,并根据结构特点,综合考虑阻尼增量和附加质量,获得了合理的约束阻尼减振方案.在结构星上进行了振动试验以验证方案的整星减振效果.分析和试验结果表明:此约束阻尼层减振方案有一定的减振效果,可靠性高,且不改变卫星原技术状态.另发现,采用的试验方法和结构星本身因素可能影响整星阻尼减振的减振效果评价.