本發(fā)明屬于航天器力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換部件，其可以在多振動(dòng)臺(tái)并激的大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中用于實(shí)時(shí)將多個(gè)振動(dòng)臺(tái)電流傳感器輸出的弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供控制系統(tǒng)測(cè)量的電壓信號(hào)。

背景技術(shù)：

隨著中國航天技術(shù)的不斷發(fā)展，研制的各類新型航天器產(chǎn)品逐漸誕生。為確保航天器的發(fā)射成功及在軌的正常運(yùn)行，航天器的部組件、各分系統(tǒng)及整器產(chǎn)品均需在振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)的考核。然而有些大型航天器產(chǎn)品質(zhì)量大，驗(yàn)收或鑒定試驗(yàn)量級(jí)高，目前市場(chǎng)上單個(gè)振動(dòng)的推力無法完成其力學(xué)試驗(yàn)，需要采取多臺(tái)并激的方式提高振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)的整體推力。通常400kN及以上推力的試驗(yàn)系統(tǒng)定義為大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)。

航天器力學(xué)試驗(yàn)中為準(zhǔn)確評(píng)估大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的輸出推力，需要獲取系統(tǒng)運(yùn)行期間電流的完整信息。目前市場(chǎng)上大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)期間的電流信息通過功率放大器面板上的數(shù)字顯示表進(jìn)行顯示，試驗(yàn)人員只能靠目測(cè)記錄整個(gè)試驗(yàn)過程中的最大峰值電流，而無法實(shí)時(shí)記錄電流隨試驗(yàn)頻率變化的過程曲線，存在記錄數(shù)據(jù)精度低，信息記錄不完整等問題。

同時(shí)在多臺(tái)并激大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中，如果連鎖保護(hù)不到位而又沒有完整的電流監(jiān)測(cè)，即使有一個(gè)振動(dòng)臺(tái)發(fā)生故障，由于其他振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)控制系統(tǒng)自檢也能通過。在此情況下進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，會(huì)因振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)受力不均勻，存在導(dǎo)向軸承及航天器產(chǎn)品損壞的巨大風(fēng)險(xiǎn)。如果大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中能將全部電流信息提供給振動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種巨大風(fēng)險(xiǎn)在振動(dòng)控制系統(tǒng)自檢時(shí)就能進(jìn)行早期排除，并做到全程監(jiān)控，有效規(guī)避單個(gè)振動(dòng)臺(tái)出現(xiàn)故障或輸出反相的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，在航天器力學(xué)試驗(yàn)中為準(zhǔn)確評(píng)估振動(dòng)臺(tái)的輸出推力，同時(shí)為防止多臺(tái)并激大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中單個(gè)振動(dòng)臺(tái)出現(xiàn)故障或輸出反相，對(duì)多臺(tái)并激大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的電流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和全過程記錄顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種模塊化，系統(tǒng)化的用于大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中的電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，能夠方便地實(shí)現(xiàn)大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中電流轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⒍嗯_(tái)并激大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中多個(gè)振動(dòng)臺(tái)電流傳感器輸出的弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，供控制系統(tǒng)或測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行采集、分析及評(píng)估，便于力學(xué)輸入條件準(zhǔn)確制定。

本發(fā)明的通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器，主要包括殼體和內(nèi)置的上下兩層電路組成，上層電路用于測(cè)量垂直振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)的電流信號(hào)，下層電路用于測(cè)量水平振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)的電流信號(hào)；每層電路主要包括若干組并聯(lián)的信號(hào)輸入端和高精度電阻以及信號(hào)輸出端，24V電源。每個(gè)信號(hào)輸入端端口為3個(gè)信號(hào)，分別為電流傳感器供電正極、供電負(fù)極、輸出弱電流信號(hào)；輸出信號(hào)端的每個(gè)端口為2個(gè)信號(hào)，分別為電壓正極及接地，24V電源直接放置在殼體內(nèi)，24V電源正負(fù)極直接連接電流傳感器的供電正極和供電負(fù)極，電流傳感器輸出弱電流信號(hào)經(jīng)過高精度電阻后回至24V電源的地線，電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器輸出端測(cè)量的電壓即為弱電流信號(hào)流過高精度電阻時(shí)其兩端的電壓信號(hào)。

其中，所述若干組為2-6個(gè)。

其中，24V電源是用于將外部的220V電壓直接轉(zhuǎn)換成可供電流傳感器使用的24V電源。

其中，電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器的殼體上設(shè)置有三級(jí)切換開關(guān)，開關(guān)切換至某一狀態(tài)為垂直振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流傳感器供電，切換為另一狀態(tài)為水平振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流傳感器供電，開關(guān)切換至中間狀態(tài)處于兩套振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流傳感器均不供電。

與現(xiàn)有的電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換方式相比，本發(fā)明的大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器可將多臺(tái)并激大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)中多個(gè)振動(dòng)臺(tái)電流傳感器輸出的弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，供控制系統(tǒng)或測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行采集、分析及評(píng)估，便于力學(xué)輸入條件準(zhǔn)確制定，同時(shí)通過三級(jí)切換開關(guān)的使用，能夠方便地進(jìn)行不同操作狀態(tài)下振動(dòng)試驗(yàn)條件的切換，且操作便捷、集成性高、穩(wěn)定可靠、電流轉(zhuǎn)換精準(zhǔn)，極大地提高了航天器力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器單層電路圖。

具體實(shí)施方式

以下介紹的是作為本發(fā)明內(nèi)容的具體實(shí)施方式，下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的闡明。當(dāng)然，描述下列具體實(shí)施方式只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。

通常，航天器振動(dòng)試驗(yàn)一般按X/Y/Z三個(gè)軸依次進(jìn)行。為提高力學(xué)試驗(yàn)效率，建設(shè)了垂直和水平兩套大推力試驗(yàn)系統(tǒng)。垂直大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)由4個(gè)35噸振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)組成，水平大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)由2個(gè)35噸振動(dòng)臺(tái)組成。為便于監(jiān)測(cè)兩套大推力試驗(yàn)系統(tǒng)的電流信號(hào)，發(fā)明了電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器，本發(fā)明的電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器的單層電路圖如圖1所示，其中，大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器，主要包括殼體和內(nèi)置的上下兩層電路組成，上層電路用于測(cè)量垂直振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)的電流信號(hào)，下層電路用于測(cè)量水平振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)的電流信號(hào)；每層電路主要包括若干組并聯(lián)的信號(hào)輸入端和高精度電阻以及信號(hào)輸出端，24V電源、每個(gè)信號(hào)輸入端端口為3個(gè)信號(hào)，分別為電流傳感器供電正極、供電負(fù)極、輸出弱電流信號(hào)；輸出信號(hào)端的每個(gè)端口為2個(gè)信號(hào)，分別為電壓正極及接地，24V電源直接放置在殼體內(nèi)，24V電源正負(fù)極直接連接電流傳感器的供電正極和供電負(fù)極，電流傳感器輸出弱電流信號(hào)經(jīng)過高精度電阻后回至24V電源的地線，電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器輸出端測(cè)量的電壓即為弱電流信號(hào)流過高精度電阻時(shí)其兩端的電壓信號(hào)。

在一具體的實(shí)施方式中，本發(fā)明在單層電路中采用了4組并聯(lián)的信號(hào)輸入端，上層電路用于測(cè)量垂直振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)4個(gè)35噸振動(dòng)臺(tái)的電流信號(hào)，下層電路用于測(cè)量水平振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)2個(gè)35噸振動(dòng)臺(tái)的電流信號(hào)。每層電路均提供4個(gè)信號(hào)輸入端、4個(gè)信號(hào)輸出端。下層剩余的2個(gè)信號(hào)輸入端、2個(gè)信號(hào)輸出端用于備份。每個(gè)信號(hào)輸入端口為3個(gè)信號(hào)，分別為電流傳感器供電正極、供電負(fù)極、輸出弱電流信號(hào)；輸出信號(hào)端為4個(gè)，每個(gè)端口為2個(gè)信號(hào)，分別為電壓正極及接地。24V電源可直接放置在電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器內(nèi)，它將外部的220V電壓直接轉(zhuǎn)換成可供電流傳感器使用的24V電壓。24V電壓正負(fù)極直接連接電流傳感器的供電正極和供電負(fù)極。電流傳感器輸出弱電流信號(hào)經(jīng)過高精度電阻后回至24V電源的地線。電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器輸出端測(cè)量的電壓即為弱電流信號(hào)流過高精度電阻時(shí)其兩端的電壓信號(hào)。由于選取的24V電源功率有限，一般只允許其對(duì)垂直4個(gè)35噸振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的4個(gè)電流傳感器供電或?qū)λ?個(gè)35噸振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的2個(gè)電流傳感器供電。因此在電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器的前面板上設(shè)置三級(jí)切換開關(guān)，開關(guān)切換至左邊為給垂直振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的4個(gè)電流傳感器供電，開關(guān)切換至右邊為給水平振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的2個(gè)電流傳感器供電，開關(guān)切換至中間為兩套振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流傳感器均不供電。

大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的電流傳感器可測(cè)量電流上限為2000A，對(duì)應(yīng)的輸出弱電流為400mA，而一般控制或測(cè)量系統(tǒng)可測(cè)量的電壓均在±10V以內(nèi)，因此電阻阻值選為25Ω，控制系統(tǒng)或測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)通道設(shè)置靈敏度為5mv/A。

在實(shí)際使用過程中，該大推力振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換器的長(zhǎng)×寬×高尺寸分別為300mm×200mm×100mm。該產(chǎn)品操作便捷、集成性高、穩(wěn)定可靠、電流轉(zhuǎn)換精準(zhǔn)，已在某大型航天器力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)中成功應(yīng)用。

盡管上文對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式給予了詳細(xì)描述和說明，但是應(yīng)該指明的是，我們可以依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種等效改變和修改，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。