針對(duì)航天器長(zhǎng)期處于輻照、冷熱交變等惡劣環(huán)境下,內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞、屈曲等威脅航天器安全等因素,提出多通道分布式航天器艙體健康數(shù)據(jù)采集方案。該方案能夠?qū)崟r(shí)將艙體強(qiáng)度、力、熱等飛行參數(shù)采集、存儲(chǔ)及分時(shí)下傳。采用FPGA+數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)架構(gòu)設(shè)計(jì)多通道、高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),通過(guò)"調(diào)零"及"差分電橋"技術(shù)消除遠(yuǎn)距離線損阻抗及壓降,并通過(guò)多級(jí)選通開關(guān)高速輪詢采集變化的模擬信號(hào)。測(cè)試結(jié)果表明:電阻信號(hào)采集精度高于5‰,微弱電壓信號(hào)采集精度高于2‰,可應(yīng)用于航天器的實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估。

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圖1健康數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計(jì)

目前,航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在輕量化與高強(qiáng)度矛盾,尤其是在發(fā)射上升段和長(zhǎng)期在軌階段航天器合金狀態(tài)、力熱參數(shù)的實(shí)時(shí)記錄,各類傳感器需要遍布艙體各處并同步采集。考慮到質(zhì)量、體積的資源占比情況,采集精度越高、采集通道越多,其工程應(yīng)用價(jià)值也越高,因此需要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)能夠適應(yīng)不同傳感器的多通道分....

圖2四線制電阻采集原理

電阻式應(yīng)變片是一種能將所受到的應(yīng)變力轉(zhuǎn)化為電阻值變化的精密傳感元件,一般由Φ=0.02～0.05mm康銅絲或者鎳鉻絲燒結(jié)成的敏感柵構(gòu)成。在精密的工程測(cè)量中,由于應(yīng)變片處于艙體各處,過(guò)長(zhǎng)的導(dǎo)線會(huì)引入較大的導(dǎo)線線阻誤差[9],因此本文采用四線制的接線法消除電路中的導(dǎo)線電阻、漏電阻等....

圖3差動(dòng)電橋原理

為了提高電阻信號(hào)的采集性能指標(biāo),使測(cè)量的微弱信號(hào)能夠更加真實(shí)地反映被測(cè)參數(shù)的大小及其變化規(guī)律,電阻信號(hào)調(diào)理模塊采用差動(dòng)電橋技術(shù)提高信噪比。差動(dòng)技術(shù)對(duì)電路零漂有著明顯的抑制;電橋電路能實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量,利用其對(duì)稱性特點(diǎn)可以找到電位相同的點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)電路平衡。差動(dòng)電路與電橋電路共同具有對(duì)稱....

圖4電橋調(diào)零原理

因?yàn)槎嗦窇?yīng)變片初始值存在差異,各通道的兩橋臂壓差ΔU不同導(dǎo)致采集初值偏差較大。采用閉環(huán)控制調(diào)零方法,采用比例-積分-微分(PID)控制算法快速調(diào)整多路數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的輸出值,將模擬量采集的碼值調(diào)整至ΔR為零點(diǎn),信號(hào)經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后變化范圍與模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入范圍一致。圖4為電橋調(diào)零原理。1....

本文編號(hào)：3945459