[发明专利]一种相机快门微振动物理仿真测试处理系统及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相机快门微振动测试方法，可用于对航天器相机快门装置微小扰动载荷在六个自由度上的振动信号进行动态测量。

背景技术

相机快门是卫星成像的主要器件，用于控制曝光时间的长短。由于质量不平衡，轴承制造缺陷以及电机噪声等原因，快门对星体产生周期性和宽带微小扰振力，这些扰振力经过它们内部动态特性的调制和放大，会对遥感卫星（GF-4）的光路指向精度和稳定度产生较大影响。考虑到快门装置安装在成像装置附近，这种影响就显得尤为重要。快门扰振模型建立时需要考虑的因素比较多，如转速、轴承碰撞谐波及其内部结构动态特性、安装结构动态特性影响等，使得其模型的建立、标定和检验具有相当的难度。

由于航天器扰动源的扰动很小，个别有效载荷如动量轮在空间三个方向只能产生几十毫牛顿甚至几毫牛顿的微弱扰动，要想在具有相对强烈干扰背景噪音的地面实验室中测量此类扰动十分困难，而其对应传感器的精度要求非常高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种相机快门微振动测试方法，测量并分析航天器相机快门装置在空间六个自由度上的动态特性，为提高航天器的姿态控制精度和加强航天器的安全设计提供可靠的测试数据。

本发明的技术方案是：一种相机快门微振动物理仿真测试处理系统，包括相机快门、六边形转接板、六分量八传感器扰振力测试台、数据采集和处理系统；六分量八传感器扰振力测试台通过六边形转接板与相机快门相连；数据采集和处理系统与六分量八传感器扰振力测试台相连；所述的数据采集和处理系统包括数据采集模块和计算机；六分量八传感器扰振力测试台测量得到相机快门运行中的微振动数据，并送至数据采集和处理系统进行分析处理，得到相机快门的扰振力。

还包括加速度传感器，用于测量相机快门扰振时的加速度。

所述的数据采集模块为LMS公司的LMS SCANDⅢ数据采集模块。

一种相机快门微振动物理仿真测试处理系统的测试方法，步骤如下：

1）将标定盘安装在六分量八传感器扰振力测试台上，用螺栓将其拧紧；标定盘是一个正方形铝盘，所述标定盘四个侧面上各自均布有3个敲击点，上表面上布有4个敲击点，下表面与六分量八传感器扰振力测试台连接；

2）用力锤依次敲击标定盘上的16个敲击点，并采集力锤的时域信号、敲击每个点时六分量八传感器扰振力测试台的输出电压信号，得到频响函数；

3）通过步骤2）得到的频响函数获得标定矩阵；

4）拆下标定盘；

5）将相机快门通过六边形转接板安装在六分量八传感器扰振力测试台上，并用螺栓拧紧；

6）相机快门通电开始工作；

7）六分量八传感器扰振力测试台对相机快门进行测试，并通过数据采集和处理系统采集相机快门工作时的电压时域信号；

8）将步骤7）得到的电压时域信号进行傅里叶变换得到电压的频域信号；

9）将步骤8）得到的电压频域信号与标定矩阵相乘得到相机快门扰动力的频域信号；

10）将步骤9）得到的相机快门扰动力的频域信号进行反傅里叶变换可以得到扰动力的时域信号，即完成对微振动信号的处理。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明通过八个普通压电传感器的合理布置，从而使得六个自由度的微扰动信号可以利用现有的单向压电力传感器来测量，克服了缺少高精度三向传感器的问题，使得测量精度大大提高。同时，本发明所采用高精度加速度传感器可以提高加速度测试精度。

（2）本发明测量装置和被测量试件分离，不需要在被测试件上安装附加设备和传感器，不影响被测试件的动态特性，不损伤被测试件结构，试验完毕后试件还可以正常使用。

（3）本发明通过合理调节螺栓的预紧力，实现了信号的放大并可以进行具有较大质量扰动源的实际运行条件下的精确测量，提高了测量的可靠性。

（4）本发明的扰动源可以置于测量系统内部或外部，提高了测量系统的适应性。

附图说明

图1为一种相机快门微振动物理仿真测试处理系统示意图；

图2为本发明标定点位置示意图；

图3为本发明方法流程图。

具体实施方式