專利名稱：空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)，屬于航天結(jié)構(gòu)地面實驗技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空間充氣展開結(jié)構(gòu)是一種輕質(zhì)航天結(jié)構(gòu)，充氣展開過程隨機性較大，結(jié)構(gòu)中各點位移、速度、加速度等物理量不易測量，展開過程穩(wěn)定性不易評價。目前，對充氣結(jié)構(gòu)的展開特性缺乏有效評價的試驗系統(tǒng)。通過測量充氣結(jié)構(gòu)展開過程對固定支座的加速度，并對加速度數(shù)據(jù)分析可實現(xiàn)對充氣展開過程的評價。大型充氣展開結(jié)構(gòu)往往氣腔內(nèi)部壓力很低，因此測量氣腔壓力的傳感器一般采用低壓傳感器，而在充氣展開過程中，充氣壓力相對很高，導(dǎo)致低壓傳感器很容易損壞，因此，低壓測量是充氣結(jié)構(gòu)地面展開試驗需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有空間充氣結(jié)構(gòu)展開過程隨機性較大而不易試驗測試評價的問題，進而提供一種空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是
本發(fā)明的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)，所述的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)由沖擊力測試模塊和充氣控制模塊組成，所述的沖擊力測試模塊由三軸壓電型加速度傳感器、電荷放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和計算機組成，所述的充氣控制模塊由高壓氣源、壓力開關(guān)、手動閥、減壓過濾器、比例調(diào)節(jié)閥、流量變送器、泄壓電磁閥、安全閥、低壓變送器、PLC控制器、觸摸屏、電源和多級過壓保護單元組成；
所述的三軸壓電型加速度傳感器安裝在空間充氣結(jié)構(gòu)的固定支座上，空間充氣結(jié)構(gòu)在展開過程中對固定支座的沖擊力由三軸壓電型加速度傳感器獲取，三軸壓電型加速度傳感器的信號輸出端與電荷放大器的信號輸入端相連，電荷放大器的放大信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換信號輸出端與計算機的信號輸入端相連，計算機對數(shù)據(jù)進行采集；
所述的高壓氣源的出口與壓力開關(guān)的入口連通，壓力開關(guān)用于控制高壓氣源的開啟與關(guān)閉，壓力開關(guān)的出口與手動閥的入口連通，手動閥用于調(diào)節(jié)高壓氣源的壓力，手動閥的出口與減壓過濾器的入口連通，減壓過濾器用于高壓氣體的減壓與過濾，減壓過濾器的出口與比例調(diào)節(jié)閥的入口連通，比例調(diào)節(jié)閥用于控制氣體的流量，比例調(diào)節(jié)閥的出口與流量變送器的入口連通，流量變送器用于測量氣體的流量，流量變送器的出口與泄壓電磁閥的入口連通，泄壓電磁閥用于空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔內(nèi)部壓力超過預(yù)定壓力時進行泄氣動作，泄壓電磁閥的出口與安全閥的入口連通，安全閥是在空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔內(nèi)部壓力超過預(yù)定壓力時的泄氣元件，安全閥的出口與空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔的入口連通，空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔的出口與多級過壓保護單元的入口連通，多級過壓保護單元的出口與低壓變送器的入口連通，低壓變送器用于測量空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔的壓力；
所述的觸摸屏的信號輸出/輸入端與PLC控制器的信號輸入/輸出端相連，觸摸屏用于對充氣控制模塊進行操作與參數(shù)設(shè)置，流量變送器測量的流量信號輸出端與PLC控制器的流量信號輸入端相連，低壓變送器測量的氣體壓力信號輸出端和多級過壓保護單元的多級壓力變送器測量的氣體壓力信號輸出端與PLC控制器的多路壓力信號輸入端相連，PLC 控制器的比例調(diào)節(jié)控制信號輸出端與比例調(diào)節(jié)閥的信號輸入端相連，通過比例調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制充氣流量，PLC控制器的泄壓控制信號輸出端與泄壓電磁閥的信號輸入端相連，PLC控制器的多路控制信號輸出端與多級過壓保護單元中的多個電磁閥的信號輸入端相連，電源的電源輸出端與電荷放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、計算機、比例調(diào)節(jié)閥、流量變送器、泄壓電磁閥、安全閥、低壓變送器、PLC控制器、觸摸屏及多級過壓保護單元中的多級壓力變送器和多個電磁閥的供電電源輸入端相連。所述的多級過壓保護單元由多級壓力變送器和多個電磁閥組成，多級壓力變送器與多個電磁閥相間隔設(shè)置并依次串聯(lián)。所述的多級壓力變送器的數(shù)量為兩個，分別是第一級壓力變送器和第二級壓力變送器；電磁閥的數(shù)量為兩個，分別是第一電磁閥和第二電磁閥，第一級壓力變送器與第一電磁閥、第二級壓力變送器及第二電磁閥依次串聯(lián)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本發(fā)明實現(xiàn)了空間充氣結(jié)構(gòu)展開過程對衛(wèi)星沖擊影響的地面測試，而且具有低壓測試功能，避免了空間充氣展開過程中低壓傳感器的損壞。通過不同空間充氣過程的加速度數(shù)據(jù)的頻譜分析，可評估空間充氣結(jié)構(gòu)展開過程平穩(wěn)性和對衛(wèi)星的影響。本發(fā)明在航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，三軸壓電型加速度傳感器1、電荷放大器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、計算機4、高壓氣源5、壓力開關(guān)6、手動閥7、減壓過濾器8、比例調(diào)節(jié)閥9、流量變送器10、泄壓電磁閥11、安全閥12、低壓變送器13、PLC控制器14、觸摸屏15、電源16、多級過壓保護單元17、固定支座18、空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔19、20、第二級壓力變送器21、第一電磁閥22和第二電磁閥23。
具體實施例方式具體實施方式
一參見圖1，本實施方式的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)， 所述的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)由沖擊力測試模塊和充氣控制模塊組成，所述的沖擊力測試模塊由三軸壓電型加速度傳感器1、電荷放大器2、A/D轉(zhuǎn)換器3和計算機4組成，所述的充氣控制模塊由高壓氣源5、壓力開關(guān)6、手動閥7、減壓過濾器8、比例調(diào)節(jié)閥9、 流量變送器10、泄壓電磁閥11、安全閥12、低壓變送器13、PLC控制器14、觸摸屏15、電源 16和多級過壓保護單元17組成；
所述的三軸壓電型加速度傳感器1安裝在空間充氣結(jié)構(gòu)的固定支座18上，空間充氣結(jié)構(gòu)在展開過程中對固定支座18的沖擊力由三軸壓電型加速度傳感器1獲取，三軸壓電型加速度傳感器1的信號輸出端與電荷放大器2的信號輸入端相連，電荷放大器2的放大信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器3的信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)換信號輸出端與計算機4的信號輸入端相連，計算機4對數(shù)據(jù)進行采集；
所述的高壓氣源5的出口與壓力開關(guān)6的入口連通，壓力開關(guān)6用于控制高壓氣源5 的開啟與關(guān)閉，壓力開關(guān)6的出口與手動閥7的入口連通，手動閥7用于調(diào)節(jié)高壓氣源5的壓力，手動閥7的出口與減壓過濾器8的入口連通，減壓過濾器8用于高壓氣體的減壓與過濾，減壓過濾器8的出口與比例調(diào)節(jié)閥9的入口連通，比例調(diào)節(jié)閥9用于控制氣體的流量， 比例調(diào)節(jié)閥9的出口與流量變送器10的入口連通，流量變送器10用于測量氣體的流量，流量變送器10的出口與泄壓電磁閥11的入口連通，泄壓電磁閥11用于空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔19 內(nèi)部壓力超過預(yù)定壓力時進行泄氣動作，泄壓電磁閥11的出口與安全閥12的入口連通，安全閥12是在空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔19內(nèi)部壓力超過預(yù)定壓力時的泄氣元件，用于安全保護，安全閥12的出口與空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔19的入口連通，空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔19的出口與多級過壓保護單元17的入口連通，多級過壓保護單元17的出口與低壓變送器13的入口連通，低壓變送器13用于測量空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔19的壓力；
所述的觸摸屏15的信號輸出/輸入端與PLC控制器14的信號輸入/輸出端相連，觸摸屏15用于對充氣控制模塊進行操作與參數(shù)設(shè)置，流量變送器10測量的流量信號輸出端與PLC控制器14的流量信號輸入端相連，低壓變送器13測量的氣體壓力信號輸出端和多級過壓保護單元17的多級壓力變送器測量的氣體壓力信號輸出端與PLC控制器14的多路壓力信號輸入端相連，PLC控制器14的比例調(diào)節(jié)控制信號輸出端與比例調(diào)節(jié)閥9的信號輸入端相連，通過比例調(diào)節(jié)閥9調(diào)節(jié)控制充氣流量，PLC控制器14的泄壓控制信號輸出端與泄壓電磁閥11的信號輸入端相連，PLC控制器14的多路控制信號輸出端與多級過壓保護單元17中的多個電磁閥的信號輸入端相連，電源16的電源輸出端與電荷放大器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、計算機4、比例調(diào)節(jié)閥9、流量變送器10、泄壓電磁閥11、安全閥12、低壓變送器13、 PLC控制器14、觸摸屏15及多級過壓保護單元17中的多級壓力變送器和多個電磁閥的供電電源輸入端相連。本實施方式中，所述的多級過壓保護單元17由多級壓力變送器和多個電磁閥組成，多級壓力變送器與多個電磁閥相間隔設(shè)置并依次串聯(lián)。多級壓力變送器的測壓量程自高向低。本實施方式中，沖擊力測試模塊用于測試空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開過程中的沖擊力；充氣控制模塊用于控制空間充氣結(jié)構(gòu)展開過程中的氣體壓力與流量；電源16為電荷放大器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、計算機4、比例調(diào)節(jié)閥9、流量變送器10、泄壓電磁閥11、安全閥12、低壓變送器13、PLC控制器14、觸摸屏15及多級過壓保護單元17中的多級壓力變送器和多個電磁閥提供工作電源。
具體實施方式
二 參見圖1，如具體實施方式
一所述的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)，所述的多級壓力變送器的數(shù)量為兩個，分別是第一級壓力變送器20和第二級壓力變送器21 ；電磁閥的數(shù)量為兩個，分別是第一電磁閥22和第二電磁閥23，第一級壓力變送器20與第一電磁閥22、第二級壓力變送器21及第二電磁閥23依次串聯(lián)。第一級壓力變送器20測壓量程高于第二級壓力變送器21的測壓量程，如此設(shè)置便于保護低壓變送器 13，實現(xiàn)空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔19低壓的測量。
權(quán)利要求
1.空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)，其特征是所述的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)由沖擊力測試模塊和充氣控制模塊組成，所述的沖擊力測試模塊由三軸壓電型加速度傳感器(1)、電荷放大器(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)和計算機(4)組成，所述的充氣控制模塊由高壓氣源(5)、壓力開關(guān)(6)、手動閥(7)、減壓過濾器(8)、比例調(diào)節(jié)閥(9)、流量變送器 (10)、泄壓電磁閥(11)、安全閥(12)、低壓變送器(13)、PLC控制器(14)、觸摸屏(15)、電源 (16)和多級過壓保護單元(17)組成；所述的三軸壓電型加速度傳感器(1)安裝在空間充氣結(jié)構(gòu)的固定支座(18)上，空間充氣結(jié)構(gòu)在展開過程中對固定支座(18)的沖擊力由三軸壓電型加速度傳感器(1)獲取，三軸壓電型加速度傳感器(1)的信號輸出端與電荷放大器(2)的信號輸入端相連，電荷放大器 (2)的放大信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(3)的信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器(3)的轉(zhuǎn)換信號輸出端與計算機(4)的信號輸入端相連，計算機(4)對數(shù)據(jù)進行采集；所述的高壓氣源(5)的出口與壓力開關(guān)(6)的入口連通，壓力開關(guān)(6)用于控制高壓氣源(5)的開啟與關(guān)閉，壓力開關(guān)(6)的出口與手動閥(7)的入口連通，手動閥(7)用于調(diào)節(jié)高壓氣源(5)的壓力，手動閥(7)的出口與減壓過濾器(8)的入口連通，減壓過濾器(8)用于高壓氣體的減壓與過濾，減壓過濾器(8)的出口與比例調(diào)節(jié)閥(9)的入口連通，比例調(diào)節(jié)閥(9)用于控制氣體的流量，比例調(diào)節(jié)閥(9)的出口與流量變送器(10)的入口連通，流量變送器(10)用于測量氣體的流量，流量變送器(10)的出口與泄壓電磁閥(11)的入口連通，泄壓電磁閥(11)用于空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔(19)內(nèi)部壓力超過預(yù)定壓力時進行泄氣動作，泄壓電磁閥(11)的出口與安全閥(12)的入口連通，安全閥(12)是在空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔(19)內(nèi)部壓力超過預(yù)定壓力時的泄氣元件，安全閥(12)的出口與空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔(19)的入口連通，空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔(19)的出口與多級過壓保護單元(17)的入口連通，多級過壓保護單元(17)的出口與低壓變送器(13)的入口連通，低壓變送器(13)用于測量空間充氣結(jié)構(gòu)氣腔(19)的壓力；所述的觸摸屏(15)的信號輸出/輸入端與PLC控制器(14)的信號輸入/輸出端相連， 觸摸屏(15)用于對充氣控制模塊進行操作與參數(shù)設(shè)置，流量變送器(10)測量的流量信號輸出端與PLC控制器(14)的流量信號輸入端相連，低壓變送器(13)測量的氣體壓力信號輸出端和多級過壓保護單元(17)的多級壓力變送器測量的氣體壓力信號輸出端與PLC控制器(14)的多路壓力信號輸入端相連，PLC控制器(14)的比例調(diào)節(jié)控制信號輸出端與比例調(diào)節(jié)閥(9)的信號輸入端相連，通過比例調(diào)節(jié)閥(9)調(diào)節(jié)控制充氣流量，PLC控制器(14)的泄壓控制信號輸出端與泄壓電磁閥(11)的信號輸入端相連，PLC控制器(14)的多路控制信號輸出端與多級過壓保護單元(17)中的多個電磁閥的信號輸入端相連，電源(16)的電源輸出端與電荷放大器(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、計算機(4)、比例調(diào)節(jié)閥(9)、流量變送器(10)、泄壓電磁閥(11)、安全閥(12)、低壓變送器(13)、PLC控制器(14)、觸摸屏(15)及多級過壓保護單元(17)中的多級壓力變送器和多個電磁閥的供電電源輸入端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)，其特征是所述的多級過壓保護單元(17)由多級壓力變送器和多個電磁閥組成，多級壓力變送器與多個電磁閥相間隔設(shè)置并依次串聯(lián)。
3.如權(quán)利要求2所述的空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)，其特征是所述的多級壓力變送器的數(shù)量為兩個，分別是第一級壓力變送器(20)和第二級壓力變送器(21);電磁閥的數(shù)量為兩個，分別是第一電磁閥(22)和第二電磁閥(23)，第一級壓力變送器(20)與第一電磁閥(22)、第二級壓力變送器(21)及第二電磁閥(23)依次串聯(lián)。
全文摘要
空間充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)。它涉及一種充氣結(jié)構(gòu)地面展開性能測試系統(tǒng)。解決現(xiàn)有空間充氣結(jié)構(gòu)展開過程隨機性較大而不易試驗測試評價的問題。本發(fā)明的測試系統(tǒng)由沖擊力測試模塊和充氣控制模塊組成，其中沖擊力測試模塊包括三軸壓電型加速度傳感器、電荷放大器、A/D轉(zhuǎn)換器和計算機。所述的加速度傳感器安裝在充氣結(jié)構(gòu)的固定支座上，在展開過程中充氣結(jié)構(gòu)對固定支座的沖擊力由所述的加速度傳感器獲取，信號經(jīng)電荷放大器放大，并由A/D轉(zhuǎn)換，利用計算機對數(shù)據(jù)進行采集；充氣控制模塊控制充氣過程的氣體壓力與流量。通過對不同充氣過程的加速度數(shù)據(jù)的頻譜分析，可評估展開過程平穩(wěn)性和對衛(wèi)星的影響。本發(fā)明在航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G01M7/08GK102393288SQ20111036274
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者衛(wèi)劍征, 謝志民, 譚惠豐, 陳思馳 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)