[实用新型]一种低功耗碰撞点信息测量装置

说明书

技术领域

本发明属于航天器探伤技术领域，具体涉及一种低功耗碰撞点信息测量装置。

背景技术

目前，一般采用横纵编织网格线(金属丝或光纤等)的方法，来测量碰撞产生的损伤位置和尺寸，见美国专利(FIBER OPTIC IMPACT DETECTION SYSTEM,US7189959B1，Mar.13,2007)，以及第62届国际宇航联大会文章IAC-11.A6.3.11(DEVELOPMENT OF IN-SITU MICRO-DEBRIS MEASUREMENT SYSTEM,Oct.3～7,2011)。

这种方法利用网格线的通断来获得损伤的位置尺寸信息。该方法的实现要求网格线布设在待测物表面，考虑到实际应用过程中，碰撞点信息测量装置应用在航天产品上，要求装置可以在真空下工作、质轻且柔韧程度易于布置在测试区域表面，且在轨工作期间必须考虑到装置功耗问题，保证装置能够利用较少的能量实现长期在轨。

为实现对航天器轨道空间碎片环境的碰撞点信息测量，本专利提出了一种低功耗碰撞点信息测量装置，介绍了测量原理、系统组成结构、数据处理方法。

发明内容

本发明提出了一种低功耗碰撞点信息测量装置。根据正交金属丝网格网格线通断情况，监测碰撞事件发生区域，信息采集部件定期或因传感器受到振动产生信号唤醒整套装置，到对通断信号进行采集来得到碰撞区域，计算碰撞区域几何中心即得到碰撞发生位置。

本发明是这样实现的：

一种低功耗碰撞点信息测量装置，包括金属丝网测量部件、加速度传感器、信息采集部件和控制及数据处理计算机；信息采集部件安装在金属丝网测量部件上，通过传输线缆分别与加速度传感器和控制及数据处理计算机连接；信息采集部件定期或因传感器受到振动产生信号唤醒整套装置，监测碰撞事件发生区域，根据正交金属丝网格网格线通断情况，对通断信号进行采集来得到碰撞区域，计算碰撞区域几何中心即得到碰撞发生位置。

如上所述的金属丝网测量部件选取聚酰亚胺薄膜配合铜箔印刷形成挠性电路板，该挠性电路板为双面板结构，金属丝网采用双面印刷，双面金属丝为正交结构，双面金属丝两端集束至金属丝网下角，各路金属丝两端与信息采集部件连接。

如上：所述的加速度传感器用于感应撞击事件，加速度传感器在所处位置检测到振动时，输出电压升高唤醒信息采集部件对金属丝网断路信息进行扫描采集，并将信息上传到数据控制及数据处理计算机。

如上所述的加速度传感器采用MSA1000-10变电容式加速度传感器，量程±10g，灵敏度200mV/g，5V激励时零位输出为2500mV±50mV，分辨率为0.01mg，输出电流为1mA，传感器自身质量为1.2g，测量时正敏感方向垂直于金属丝网表面。

如上所述的信息采集部件用于对金属丝网通断情况进行通电扫描，确认状态后传给控制及数据采集计算机；信息采集部件还能够接收控制及数据采集计算机发送的控制信号，将设定的时间间隔写入内置芯片，实现定时通电唤醒系统工作的功能；当加速度传感器输出电压发生变化，达到设定的阈值，即感知到碰撞事件的发生，无论系统处于唤醒/休眠任何一种工作状态，信息采集部件发出信号唤醒系统重新对金属丝网进行通断状态通电扫描；信息采集部件每次扫描金属丝网通断情况并上传数据时，同时按照设定的采样间隔采集并上传加速度传感器输出电压值，实现对传感器工作状态的监控。

如上所述的信息采集部件与控制及数据采集计算机以RS-485串行总线连接，实现信息采集部件供电和数据传输。

如上所述的控制及数据采集计算机包括唤醒模块、数据采集模块、数据保存模块和定位精度评估计算模块；

(1)唤醒模块

唤醒模块用于切换系统工作模式，分为以下四种：

单次唤醒-传感器静默模式：屏蔽加速度传感器产生信号，唤醒模块控制系统单次工作，用于信号采集通电测试；

单次唤醒-传感器工作模式：利用加速度传感器产生信号，唤醒模块实现对系统的单次唤醒，用于检测加速度传感器唤醒功能，或实现在利用加速度传感器唤醒使系统进行单次数据采集；

等时间间隔唤醒-传感器静默模式：屏蔽加速度传感器产生信号，唤醒模块按照设定的时间间隔定时对系统进行唤醒，实现等时间间隔采集断路情况；

等时间间隔唤醒-传感器工作模式：系统按照唤醒模块设定的时间间隔对金属丝网通断状况进行扫描，同时当加速度传感器感知到碰撞事件，产生信号，唤醒模块唤醒系统对金属丝网通断状况进行扫描；

(2)数据采集模块