振动传感器在卫星验证测试试验上的应用

一、卫星验证测试试验的行业背景

在开发新卫星的过程中，从设计、仿真、验证直至制造与部署，每一个环节都至关重要。航天业正在面临最初的太空竞赛以来最激烈的竞争，许多公司在加速发展太空探索能力，希望在抵御新风险的同时，实现更大规模和更低的成本，鉴于卫星在国家的战略地位以及潜在的市场经济价值，对于卫星的生产测试实验。

二、卫星验证测试试验的监测目的

在正式发射之前，必须在地面验证航天器能否承受运载火箭发射过程中的动力学载荷。航天器在实际发射过程中会处于一个非常恶劣的动力学环境，在这种动力学环境下，航天器会承受非常的动力学载荷，比如运载火箭一二级分离时产生的冲击、火箭发动机产生的振动以及整流罩摩擦空气产生的噪声。只有在航天器进入轨道后，其所处的动力学环境才会得以改善。

航天器动力学环境试验覆盖的频率范围很广，涉及多种不同的试验类型，如正弦、随机振动、声学和冲击。动力学环境试验使用的设备包括：振动台、滑台、混响室、扬声器、跌落台和热冲击试验台等。这些试验的特点不尽相同，所以给试验部门带来了很大的压力。首先，试验部门需要有足够的试验人员和技术能力以掌握所有试验的流程和方法。此外，试验部门还要考虑试验设备的投资成本，因为每种试验都有特定的测试和分析要求。

除了环境试验外，模态试验和微振动试验也是航天试验的重要组成部分。模态试验有助于验证卫星或运载火箭的有限元模型，以便进行更准确的仿真分析。由飞轮等扰振源所引起的微振动会影响精密设备的运行，如光学或激光设备。

三、卫星振动环境试验

卫星振动试验（包括正弦或随机）的目的，是在振动台上复现运载火箭发射过程中，航天器所处的振动环境。试验中，由控制系统发出驱动信号，然后由功率放大器将驱动信号放大， 并将电信号传输给振动台，最终由振动台将电信号转化为振动，驱动航天器进行振动试验。振动台和航天器之间安装有控制传感器，传感器的振动信号会实时反馈到控制系统，控制器会基于反馈信号对振动台进行实时的闭环控制。在振动环境试验中，除了对振动台进行控制外，如果响应点的振动量级超标，还要对响应点进行限幅。当响应点振动的量级触发限幅控制时，控制系统就会降低驱动电平，保护航天器不会因为试验而发生损坏。的控制系统会内置非常多的安全参数，包括自检、限幅和中止上下限等功能。

四、卫星验证测试试验kaiyun开云官网 传感器产品

1，双安装孔三轴IEPE加速度传感器732A：

732A系列产品是一款为水下应用设计的IEPE三轴加速度传感器，采用剪切模式运行的压电陶瓷作为敏感元件，具有宽频带响应特性。此IEPE加速度传感器通过结合优质的晶体和低噪声微电子元件传感信号，与其他敏感元件相比在工作温度范围内获得了超低的温度灵敏度变化/响应; 剪切模式技术同样保证了的基座灵敏度应变误差。732A系列产品采用激光焊接钛合金金属外壳，并将线缆集成一体输出以便产品在水下使用。出色的振幅和相位频率响应，使得此产品非常适合结构验证、零件测试、跌落测试和实验室水力学测试。微型立方体结构使得测试工程师可以很方便的同步测量三个相互垂直轴向的加速度，测试数据可靠，长期稳定。

2、微型三轴IEPE加速度传感器730A:

730A系列产品是一款IEPE三轴微型加速度传感器，该型号采用剪切模式工作的压电陶瓷作为敏感元件，具有超宽频带响应特性。此IEPE加速度传感器通过结合优质的晶体和低噪声微电子元件产生信号，与其他敏感元件相比在工作温度范围内获得了超低温度灵敏度变化/响应; 剪切模式技术同时保证了的基座灵敏度应变误差。730A系列产品采用激光焊接钛合金金属外壳和玻璃密封4针轻型接头的结构（或整线输出）以供轻型、宽频带应用。出色的振幅和相位频率响应，使得此产品非常适合结构验证、零件测试、跌落测试和实验室水力动力学测试。微型立方体结构使得测试工程师可以很方便的同步测量三个相互垂直轴向的加速度，测试数据可靠，长期稳定。

3，高冲击加速度传感器411:

411型号加速度传感器基于的压阻MEMS传感技术元件加工，提供出色的动态范围和稳定性。这种kaiyun体育官方实力强0 是为冲击测量而设计的坚固型无阻尼测量装置。内置蚀刻硅芯片布置了包含惯性质量块和应变计的主动四臂惠斯通桥电路。该元件的质量轻、极小的尺寸和的结构可以提供高共振频率，同时具有低阻抗、高过载、低相移和零阻尼等特性。该类型传感器的高谐振频率特点使得它们在高冲击脉冲后的高频信号下不会共振损坏，相反具有较低谐振频率的加速度传感器就可能会遭到破坏。高谐振频率和零阻尼也允许加速度传感器响应快速信号、短持续时间的激波运动。同时该传感器频率响应可以向下扩展到静态或低频加速度，因此该传感器也是测量长时间变化信号的理想选择。411型采用了坚固可靠的结构，大大降低了电缆接线和冲击损坏的概率。

4、耐高温电荷输出加速度传感器372P

372P系列产品是一款耐高温的压电加速度传感器，其特点是采用压缩模式的陶瓷晶体为敏感元件，具有高分辨率输出信号的特性。此加速度传感器基于压电陶瓷的特性通过低噪声线缆输出电荷信号，信号地与外壳隔离。外壳采用高温合金，通过激光焊接工艺实现产品的密封性；输出连接头采用微型玻璃绝缘连接器以满足不同环境下使用时输出的稳定性。

372P产品底部有提供测试用10-32的螺纹孔，另外还提供三角方位的安装通孔脚用于螺栓安装，可以用M4螺钉将加速度传感器固定于被测对象上。372P系列加速度传感器具有宽频带响应和耐高温的特性，所以适用于在高温环境下测量动态加速度及振动的场合。另外，kaiyun开云官网 还提供与接头配套的线缆。

整星在地面上要用振动试验台做以下几种测试：正弦振动，随机振动，噪声和冲击。分别来模拟不同的振动环境。但整星力学试验通常不是按上述正弦振动，随机振动和噪声测试的条件来进行，主要原因是噪声和随机条件具有部分重叠性，既做噪声又做随机，一方面会对卫星造成不必要的积累疲劳，另一方面也会增加试验成本。因此，对于一颗卫星，有必要对两种差异进行分析，然后确定整星力学试验项目的选取和试验条件的剪裁，实现力学试验的化。

整星在地面的时候，通过设计的一系列条件，用振动试验台来做相应的试验，来模拟火箭发射环境，提前发现振动对卫星的影响，进而改进设计，完善保障体系，提高卫星发射的可靠性。