多通道分布式航天器舱体健康数据采集方案设计

发布时间：2024-04-01 23:19

　　针对航天器长期处于辐照、冷热交变等恶劣环境下,内部、外部结构产生疲劳、屈曲等威胁航天器安全等因素,提出多通道分布式航天器舱体健康数据采集方案。该方案能够实时将舱体强度、力、热等飞行参数采集、存储及分时下传。采用FPGA+数字信号处理器(DSP)架构设计多通道、高精度数据采集系统,通过"调零"及"差分电桥"技术消除远距离线损阻抗及压降,并通过多级选通开关高速轮询采集变化的模拟信号。测试结果表明:电阻信号采集精度高于5‰,微弱电压信号采集精度高于2‰,可应用于航天器的实时健康监测与状态评估。

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【部分图文】：

图1健康数据采集方案设计

目前,航天器结构设计中存在轻量化与高强度矛盾,尤其是在发射上升段和长期在轨阶段航天器合金状态、力热参数的实时记录,各类传感器需要遍布舱体各处并同步采集。考虑到质量、体积的资源占比情况,采集精度越高、采集通道越多,其工程应用价值也越高,因此需要设计并实现能够适应不同传感器的多通道分....

图2四线制电阻采集原理

电阻式应变片是一种能将所受到的应变力转化为电阻值变化的精密传感元件,一般由Φ=0.02～0.05mm康铜丝或者镍铬丝烧结成的敏感栅构成。在精密的工程测量中,由于应变片处于舱体各处,过长的导线会引入较大的导线线阻误差[9],因此本文采用四线制的接线法消除电路中的导线电阻、漏电阻等....

图3差动电桥原理

为了提高电阻信号的采集性能指标,使测量的微弱信号能够更加真实地反映被测参数的大小及其变化规律,电阻信号调理模块采用差动电桥技术提高信噪比。差动技术对电路零漂有着明显的抑制;电桥电路能实现精密测量,利用其对称性特点可以找到电位相同的点,以实现电路平衡。差动电路与电桥电路共同具有对称....

图4电桥调零原理

因为多路应变片初始值存在差异,各通道的两桥臂压差ΔU不同导致采集初值偏差较大。采用闭环控制调零方法,采用比例-积分-微分(PID)控制算法快速调整多路数模转换芯片的输出值,将模拟量采集的码值调整至ΔR为零点,信号经过多级放大后变化范围与模数转换输入范围一致。图4为电桥调零原理。1....

本文编号：3945459