[实用新型]一种太阳帆结构的非接触式振动检测装置

说明书

本实用新型公开了一种太阳帆结构的非接触式振动检测装置，包括太阳帆结构本体部分及振动激励检测部分；所述太阳帆结构本体部分包括太阳帆模型及固定支撑臂，所述振动激励检测部分包括激振器、计算机、投点器、功率放大器及双目视觉检测系统。本实用新型对太阳帆结构模型进行振动检测具有重要的意义。

技术领域

本实用新型涉及太阳帆结构的振动检测领域，具体涉及一种太阳帆结构的非接触式振动检测装置。

背景技术

自二十世纪60年代起，为解决航天器大尺寸结构发射包络限制等问题，空间可展开结构技术得以产生，并朝着轻量、易折叠、全展面积巨大等趋势发展。空间可展开太阳帆航天器利用被太阳光照射时产生的压力进行宇宙航行。这种动力来源称为“光压”，光具有波粒二象性，当光子的动量作用在反射性能很强的帆面上时，其产生的冲量会对反射平面形成推力；一个光子产生的推力是微乎其微的，但当太阳帆面面积足够大时，就会聚集较大的推力；由于太空是真空的，因此这种恒定的推力会持续推动空间可展开太阳帆航天器航行。这种既不需要燃料又可以持续飞行于太空的航天器正渐渐吸引各国航空航天科研人员的注意，越来越多的航天科研机构也展开了空间可展开太阳帆航天器的研究。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)研制的IKAROS号是世界上首个试飞成功的太阳帆飞船，IKAROS帆面采用边长约14m的正方形薄膜，表面5％的面积贴覆着柔性薄膜太阳能电池组件，验证了太阳能发电在太阳帆上的应用可行性，目前IKAROS太阳帆飞船已用于金星探测。美国航空航天局(NASA)研发的Nano Sail-D太阳帆是另一款成功实现升空的小型太阳帆，它的帆面选用厚度为2.0um的CP1聚酰亚胺薄膜材料，正面镀铝；支撑杆选用可卷曲材料，从而能够存储于很小的空间里。德国航空航天局(DLR)和欧洲航天局(ESA)联合开发了一款20m x 20m的太阳帆模型，这种空间可展开太阳帆帆面结构模型是采用4块等腰直角三角形的聚合物薄膜和4根可压缩的支撑架结构组成。本实用新型的太阳帆结构本体部分的帆面结构采用的就是这类模型，目的是对现有空间可展开太阳帆帆面结构模型在展开过程中必不可少的振动进行研究，通过在升空前进行多次的振动检测试验及其他必要试验以探究其实用性能，确保空间可展开太阳帆航天器升空后能实现展开操作。实际中，因展开机构的振动及其他因素的综合影响，可能会导致帆面在太空中无法如预期般展开。2015年，英国萨里空间中心(SSC)设计的DeorbitSail立方星航天器升空，但在太空航行中，其帆面未能成功展开。因此，对太阳帆结构模型进行振动检测具有重要的意义。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种太阳帆结构的非接触式振动检测装置。

本装置用投点器在空间可展开太阳帆模型表面投射形成数个投射点，而后信号发生器发出信号经功率放大器放大后传至激振器，引起太阳帆结构本体部分的振动；一对高速相机组成的双目视觉系统采集投射点在振动过程中的信息，采集的振动信息传输给计算机，经分析可得空间可展开太阳帆模型的振动状态。

本实用新型采用如下技术方案：

一种太阳帆结构的非接触式振动检测装置，包括太阳帆结构本体部分及振动激励检测部分；

所述太阳帆结构本体部分包括太阳帆模型及固定支撑臂，所述固定支撑臂用于支撑展开的太阳帆模型，使太阳帆模型保持竖直放置状态，所述固定支撑臂通过龙门结构固定在实验台上；

所述振动激励检测部分包括激振器、计算机、投点器、功率放大器及双目视觉检测系统，所述激振器共有两台，对称设置在太阳帆模型上，计算机与功率放大器连接，功率放大器驱动激振器激起太阳帆模型的振动；

所述投点器设置在太阳帆模型的前方，在太阳帆模型的正面投射形成多个投射点；

所述双目视觉检测系统设置在太阳帆模型的前方，太阳帆模型在其视野范围内，所述双目视觉检测系统检测投影点的振动信息，传输给计算机得到展开太阳帆模型的振动状态。