卫星电测技术PPT课件.pptx

2020 3 25 1 01 02 03 CONTENT 概述 01 主要内容 02 1 概述 在卫星研制的过程中 必须进行大量的科学试验工作 为了检验设计的正确性 以便选择优化方案 同时为了控制产品质量改进产品的设计 试验是卫星研制的重要一环 卫星试验一般通过测量实现 通常分为电性能测试和机械 力学 测量 有一部分为非电量参数测量可通过适当的转换 转变为电量参数测量以便于测量 处理 记录和存储 本书着重于电测技术 卫星试验分类 在卫星的分系统和全系统的试验工作中 常用测试和检测两种 对元件和部件则多用测量和检验两种 而在交接产品的过程中则常用核实试验 按试验对象所处的不同研制阶段分成 按所组织系统规模大小又可以分为 1 原件级测试2 设备级测试3 分系统测试4 整系统测试按检测目的 又可分为 1 性能测试 整体能否达到要求2 可靠性测试 包括元器件 分系统等特殊环境性能指标 如寿命试验 加速试验 电磁相容等3 模拟飞行试验 考核整个卫星及各分系统的互相协调4 使用前快速检测 卫星测试的多样性和复杂性 举要根据不同的阶段 不同测试目的设计不同的测试系统 如何建立通用化 标准化的自动测试设备是卫星测试的发展方向 测试总体考虑要点 卫星测试是一个浩大的综合性工程 不仅是卫星设计本身需求楚大 还需要考虑测试方案 测试设备 设备的可靠 材料的选用以及经济性等 可大概分为以下几个方面 1 测试方案的合理性根据需求和特点选择测试方案 例如变化很慢的能源系统性能指标只需要一般的数据采集系统 而控制系统的测试中 还需要模拟卫星运动学仿真器 2 试验设备 仪器的质量和精度根据被测参数选择合适仪器或测试设备3 数据处理和记录方式应当明确标注数据处理过程 数据显示存储及形成文件 报表的方式 4 测试系统的结构和附属设备由操作台转向机械或电子程序控制器5 检测系统的可靠性 可维修性和可用性 2 卫星测试方案 卫星的测试方案基本按照先分后总的思路进行 大概包括三个方面 1 卫星分系统测试 2 卫星综合测试 3卫星综合测试的实施 装星后需要进行分系统级和整星级测试验证 分系统测试可以根据不同的分系统选择合理的卫星分系统测试方式 项目全面详尽 耗时较长 测试结果将作为评定该分系统最主要依据 主要内容1 分系统仪器设备的功耗测量 包括常值功耗和脉冲功耗2 对外接口检查 包括配电 遥测 高低频信号输入3 功能检查 例如信息处理 安全保护等4 主要性能参数测试 最重要的测试内容5 充分暴露问题 找出设计缺陷和工艺缺陷 卫星电源分系统测试 测试设备 1 太阳阵模拟器2 供电母线模拟负载3 监测参数的数据采集器4 存储示波器5 显示设备6 蓄电池充电功能充电容量等蓄电池放电功能放电效率分流调节器最大分流功能和调整能力主母线调节器调整能力主母线调节特性测试电压稳定度 主母线瞬态过程DC DC变换器二次母线特性测试 遥测 遥控和跟踪分系统的测试 这三种分系统可使用同一的无线信道既同一载波系统 过程基本都是利用上下行通信链路传递信息 而配置也基本相同 天线 上行接收机 下行发射机和晶体振荡器 当然根据传递内容的不同 性能参数测试也略有不同 以跟踪分系统举例 射频及跟踪分系统原理框图 主要测试项目 1 接收机锁定最小功率测量2 星上接收机带外乱真响应特征3 星上发射机输出信号特征测量4 测距功能测试5 距离零值测量6 测距离门限灵敏度测量 姿态和轨道控制分系统 姿态和轨道控制分系统原理框图 仿真实验室主要测试任务 系统方案设计合理性 正确性各部件和软件功能 性能及匹配性主要性能指标验证系统适应能力及故障对策 整星主要测试任务 检测各部件技术性能检测匹配性定性验证系统 姿 轨控分系统在整星 关键部件正常工作模式应急工作模式 通信转发分系统 主要是以单载波和多载波的形式用于模拟和数字信号的传输 检验的主要方面为 1 接受通道 2 下行通道 3 增益 频率特性及线性度 4 频率转换 传输性对地观测载荷测试 对地观测有较多方式 比如光学成像 微波成像 雷达成像 狭义情况下近仅讨论光学成像系统 包含 相机光学系统 视频图像处理的光带你转换 数据传输等 相机或摆镜的侧摆功能和性能测试相机调焦定标功能视频放大器增益调节提箱数字格式记录功能图像回放 误码率功能有效系统联试功能数传系统载波功能 2 2卫星综合测试 卫星个分系统通过设备级 分系统级验收和联合试合格后 总装在卫星上需要对卫星的电性能和功能做全面的检测 以及各分系统之间电气接口的匹配性和兼容性进行综合检查 这被称为综合测试 电相关系统占整星75 故障率占研制过程中80 以上 解决以下问题 卫星总体电气设计的正确性 合理性 匹配性各分系统电气性能和参数是否符合总体提出的要求各分系统载系统级下能否完后才能规定的功能各分系统之间接口的匹配性 电接口 热接口信息通道传递的可靠性 准确性和精确度指令传输的准确性和可靠性部件级和系统级的电磁兼容星箭电气接口火工装置的安全性 可靠性飞行程序的可行性和正确性最初测试还需要星 地接口兼容性 测试软件和测试文件的正确性 综合测试分类 按测试场地环境分 按供电与检测方式分类 综合测试设备和程序 电源分系统 天线 接收机编码器等 激励源 模拟器轨道单独微机 比如接受天线 处理器 接收器 IS VI综合测试系统举例 2 3综合测试实施 卫星综合测试贯穿于卫星整个研制阶段 综合测试方案的制定 初样星综合测试 飞行试验和发射场试验 整星级鉴定试验 整星级鉴定试验 国际通信卫星正检星合格鉴定试验 3 测试设备 卫星的分系统和综合测试 都需要大量的测试设备支持 而测试设备设计应当考虑测试需求 设备先进性及设备的通用性 所以设备总体设计 3 1 也是一个比较重要的问题 测试设备总体设计过程1 用户要求定义2 设备要求定义功能 性能 接口要求 操作要求 资源要求 验收要求 文件要求等3 系统总体方案设计硬件系统结构和软件系统结构4 详细设计和生产5 验收使用和维护 卫星测试设备硬件框图 测试方法的选择 测试级别 测试环路 分布式测量系统应用 每个分系统都设置一个微型计算机测试系统 模拟器的使用 包含硬件模拟器 太阳模拟器 控制分系统模拟器 卫星系统模拟器 以及软件模拟器 参数处理程序及环路测试软件 3 2计算机自动检测设备 专门的硬件制作成顺序控制器 程序控制器 代替人工操作 管理整个测试过程 被称为计算机自动检测设备 这是一种以程序控制器为核心发出相应的控制和测试命令 从而完成整个测试的测试系统 自动判别结果是否合格 存放检测程序 记录测量结果 接口 程序控制 指令地址计数器对时钟信号计数 形成指令地址 每执行完一条指令 计数器加一 形成新的取址令送给储存器 可顺序的从存储器去除一条指令 程控命令的设计 保证完成检测要求的前提下 力求简单 指令字长 指令码效率及程是否容易实现 主要内容有 1 被测量地址2 被测量功能要求3 合格判据4 测量所需要的工作状态 微型计算机自动检测设备 微型计算机实现自动挂测试系统比较理想 有较强数据处理能力 较好的逻辑判决能力 可提供检测用的外围I O接口模块等 计算机 检测用模块 串行通信接口及通信网络 总线 计算机系统与外设间数据传输通信的总线 不同设备之间通信需要统一的规定 插件规格 信号电平 逻辑以及各种通信控制管理功能 串行通信 数据流在一堆线上按时间顺序通过 由处理器来的并行数据先通过位移寄存器转换成串行码 然后经串行终端设备发送到另一台计算机 异步串行传送格式 一种指令格式 测试软件 通用软件1 高级编程语言 如 汇编 BASIC PASCAL C语言等2 操作系统 3 数据库管理软件及汉子编程4 图形软件5 通信软件专用软件 新一代卫星姿态控制分系统自动化测试系统 特点 1 多功能 2 人机交换和实时性强 3 数据可保存 4 结构简单 安全性好 5 判断故障能力强 软件设置 测试系统硬件结构 工作映射 03 01 02 CONTENT 公司介绍 2020 3 25 38 InfraRedAssociates公司 InfraRedAssociates公司成立于1976年 并一直持续供应碲镉汞和锑化铟 HgCdTeandInSb 红外探测器超过25年 InfraRedAssociates专业人员加起来有超过100年的红外专业知识 这些碲镉汞和锑化铟探测器带有各种冷却方案 其中包括 液氮 斯特林封闭循环 Stirlingclosedcycle 和热电冷却器 此外 我们现在可以提供常温碲镉汞探测器 我们还提供各种配件 以补充我们的探测器的完整产品线 我们有多种标准的碲镉汞和锑化铟红外探测器 以及覆盖的波长范围从1到25微米的定制器件 此外 我们也提供从2至128个元素的多元件阵列 2020 3 25 39 锑化铟探测器 InSbDetectors InfraRedAssociates提供的光伏锑化铟探测器 是通过使用单晶材料台面技术形成p n结 这个过程产生最高质量的光电二极管而显示出在1 m至5 5 m波长范围内优良的电光性能 这些二极管是背景限制 BLIP 的探测器 其性能可以通过空间增强 冷却FOVstops 或频谱 冷却干扰滤波器 背景的减少 典型应用 医疗热成像热成像光谱辐射测量研究红外显微镜 2020 3 25 40 碲镉汞 HgCdTe MCT 探测器 InfraRedAssociates公司提供光电导碲镉汞 HgCdTe材料 LN2和TE冷却探测器的完整产品线 波长响应能够通过调节该三元化合物的合金组成而改变 此外 我们现在可以提供常温碲镉汞探测器 偏置电压是需要操作这些设备和最优值被确定为达到最高的信噪比 我们的探测器通常的背景噪声性能受到限制 我们的标准的液氮冷却的反应和TE冷却 LN2cooledandTEcooled 的MCT探测器 描述在下表中 D 和响应价值是在FOV60度时给出的 典型应用 医疗热成像热成像光谱辐射测量研究红外显微镜 2020 3 25 41 热电冷却导碲镉汞探测器 ThermoelectricCooledHgCdTe MCT 典型应用 2 9 m 热成像激光探测气象分析线扫描 提供高的性能 同时方便操作 标准检测器被优化在2微米至5微米的波长 扩展的探测器检测范围超出5微米的波长范围进行操作 光学增强型探测器可具有反射和折射光学元件 以提高这些设备的收集效率 这些明显被提高的探测器增强的响应性和D 依赖于光学元件的重新聚焦能量的能力 这可能不是正常入射时 这些器件最适合的应用是在能量入射要么是准直的或发散的情况下 光学增强型探测器 因此 非常适合应用在光纤环境 2020 3 25 42 液氮冷却的碲镉汞探测器 LN2CooledHgCdTeDetectors InfraredAssociates公司提供高品质的液氮冷却的碲镉汞探测器 每个探测器为特定的波段最优化 2微米至5微米 2微米至13 m 或我们的FTIR系列 其波段高达2微米至24 m的 如下表所示 2020 3 25 43 常温碲镉汞探测器 RoomTemperatureHgCdTe InfraredAssociates公司现在可以提供室温碲镉汞检测器 覆盖的波长范围从1 m至6 m 这些探测器同时提供高灵敏度和操作简便性 它们提供一系列的可选择包选项 此外 对于这些应用中 如不关注温度漂移 导致变化的检测器的性能 热稳定性可通过安装在检测器元件上的单级制冷器来完成 这将允许在检测器保持在20 25摄氏度的温度下 在宽的环境温度范围内 同时确保稳定的检测器性能 2020 3 25 44 锑化铟 碲镉汞双色红外探测 InfraRedAssociates公司提供的InSb 碲镉汞双色红外探测器 用于商业和军事应用 这些检测器被构造成给红外光谱不同但相邻的区域响应 一个元件具有短的波长响应和其它元件响应较长波长的辐射 我们的独特结构允许两个元件在相同的焦点上 InSb HgCdTe二色检测器具有InSb元件特性 能响应从1 m至5 5 m 和碲镉汞元素特性 能响应从5 5 m至12 5微米 在碲镉汞元素可以定制以延长其长超过25mm 以对长波长响应 2020 3 25 45