一种低功耗碰撞点信息测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术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，目的在于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。其特征在于：它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。

A low power collision point information measuring device

The invention belongs to the field of spacecraft flaw detection technology, which specifically involves a low power collision point information measuring device. The purpose is to monitor the collision event area according to the connection of the grid wire of the orthogonal wire mesh, and to wake up the whole set of devices regularly or by the vibration signals of the sensor, and to the on-off letter. The data is collected to get the collision area and the geometric center of the collision area is calculated to get the position of the collision. Its characteristic is: it includes metal screen measuring unit, acceleration sensor, information acquisition unit and control and data processing computer. The information acquisition unit is installed on the metal screen measurement unit, and connects with the acceleration sensor and control and data processing computer through the transmission cable.

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗碰撞点信息测量装置
本专利技术属于航天器探伤
，具体涉及一种低功耗碰撞点信息测量装置。
技术介绍
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(FIBEROPTICIMPACTDETECTIONSYSTEM,US7189959B1，Mar.13,2007)，以及第62届国际宇航联大会文章IAC-11.A6.3.11(DEVELOPMENTOFIN-SITUMICRO-DEBRISMEASUREMENTSYSTEM,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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术是这样实现的：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)数据采集模块数据采集模块将信息采集部件采集到的通路、断路信息换算为金属丝网编号进行显示，同时将加速度传感器输出电压按照内置的采样间隔进行采样输出显示；(3)数据保存模块在唤醒模块处于单次唤醒模式时，数据采集模块采集数据后均通过手动存储在数据保存模块；在唤醒模块处于等时间间间隔唤醒模式时，数据保存模块采用自动存储数据文件；(4)定位精度评估计算模块定位精度评估计算模块利用垂直正交的金属丝网格来实现对碰撞点信息的精确测量，通过读取数据采集模块采集到的金属丝通断信号判断碰撞点位置，计算其几何中心表征碰撞点位置。如上所述的定位精度评估计算模块计算碰撞点位置的具体计算方法如下：以Ni表示横向金属丝编号，Mj表示纵向金属丝编号，p表示横向连续断路数目，q表示纵向金属丝编号，用横纵向金属丝编号作为坐标来表征位置，则垂直正交的金属丝网格探测到的碰撞位置为矩形区域，且该矩形的几何中心(Nc，Mc)为：该几何中心(Nc，Mc)即认为是测量到的碰撞位置；若弹丸真实碰撞区域的几何中心为(N0，M0)，则测量误差表征为测量到的碰撞位置到真实碰撞位置的距离，以w表示金属丝线宽，d表示金属丝间距，则测量误差E表示为：本专利技术的有益效果是：本专利技术可以在实现对航天器碰撞点信息的在轨测量，装置不仅可以适应真空环境，且功耗低、质轻，因而降低航天器有效载荷比。将金属丝网格进行模块化组装，可以实现较大区域面积的测量，间隔一定距离的双层金属丝网，可以拓展实现对碰撞事件中撞击速度、位置、区域面积等信息测量。附图说明图1是本专利技术的一种低功耗碰撞点信息测量装置的系统组成原理图；图2是本专利技术的一种低功耗碰撞点信息测量装置的双层挠性电路板的典型结构示意图；图3是本专利技术的一种低功耗碰撞点信息测量装置的金属丝网结构的示意图；图4是本专利技术的一种低功耗碰撞点信息测量装置的基于金属丝网的着靶位置测量原理示意图；图5是使用本专利技术的一种低功耗碰撞点信息测量装置的测量到的碰撞位置到真实碰撞位置的最长距离；图6是使用本专利技术的一种低功耗碰撞点信息测量装置的测量到的碰撞位置到真实碰撞位置的最短距离。其中：1.金属丝网测量部件，2.信息采集部件，3.加速度传感器，4.RS-485串行总线，5.控制及数据处理计算机，6.PI层，7.铜层，8.胶层；具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步描述。如图1所示，一种低功耗碰撞点信息测量装置，包括金属丝网测量部件1、加速度传感器3、信息采集部件2和控制及数据处理计算机5。信息采集部件2安装在金属丝网测量部件1上，通过传输线缆分别与加速度传感器3和控制及数据处理计算机5连接。信息采集部件2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。如图2和图3所示，所述的金属丝网测量部件1选取聚酰亚胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗碰撞点信息测量装置，其特征在于：它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。

【技术特征摘要】
1.一种低功耗碰撞点信息测量装置，其特征在于：它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。2.根据权利要求1所述的低功耗碰撞点信息测量装置，其特征在于：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。3.根据权利要求1所述的低功耗碰撞点信息测量装置，其特征在于：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。4.根据权利要求3所述的低功耗碰撞点信息测量装置，其特征在于：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。5.根据权利要求1所述的低功耗碰撞点信息测量装置，其特征在于：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。6.根据权利要求5所述的低功耗碰撞点信息测量装置，其特征在于：所述的信息采集部件与控制及数据采集计算机以RS-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，文雪忠，姜林，罗锦阳，黄训铭，柳森，黄洁，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51