用于飞行器的无缆化测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于飞行器的无缆化测量系统，包括：若干无线传感器从机模块(10)，用于在飞行器内采集测量信号，根据所述测量信号生成并发送第一数据；无线主机模块(20)，与所述无线传感器从机模块(10)无线连接，用于接收所述第一数据，根据所述第一数据生成第二数据以形成测量数据；无线充电发射器(30)，与所述无线传感器从机模块(10)无线连接，用于为所述无线传感器从机模块(20)充电。本发明专利技术实施例，实现了测量系统的全部无缆化，节省了大量的布线空间，减轻了重量、大幅简化了安装工序、降低了因线缆接触不良造成的故障概率，同时还允许安装更多的传感器测量点。

【技术实现步骤摘要】
用于飞行器的无缆化测量系统
本专利技术属于航天测试领域，具体涉及一种用于飞行器的无缆化测量系统。
技术介绍
在对新型航天器进行飞行试验的过程中，对飞行器关键结构(如内外舱壁、框架结构、窗体)的温度场、热流场、压力场等的测量是非常重要的试验环节之一，也是对飞行器在飞行状态中力、热计算验证的重要依据。对力、热场开展测量，要通过大量的传感器来获得各个部位的温度和力学参数分布，再将数据点组合成为场的分布图。根据被测结构的大小，一般需要上百个甚至千余枚传感器才能完成力或热场分布图的绘制。安置这样大规模数量的传感器，需要用到大量的电缆进行供电和多路信号传输，上千根电缆往往会塞满整个实验舱。这一方面增加重量，减少了有效试验载荷；另一方面线缆的安装、检修工序非常复杂。特别是在近年来发展的乘波体飞行器中，由于舱体十分狭窄，因此传感器线缆安装空间不足的问题更加突出。现有的分布式测量和现场总线技术能够在一定程度上减少线缆的总长度，但是没有完全避免电缆的存在。采用现有的无线传感器技术可以省去信号电缆，但仍不能省掉电源线缆。若采用电池供电，地面测试阶段有可能将电池耗尽，而更换电池的代价极高——按照航天管理规程，更换电池视为产品部件变更，可能面临重新做全套环境试验的代价。综上，现有的传感技术，主要存在的差距表现在：(1)传统传感器电缆成为负担，电缆自身的重量体积限制了测量的总点数，也限制了力热场的测量分辨率；(2)因为应用行业的特殊性，现有的无线传感器技术还无法实现省去电源线。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种用于飞行器的无缆化测量系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种用于飞行器的无缆化测量系统，包括：若干无线传感器从机模块，用于在飞行器内采集测量信号，根据所述测量信号生成并发送第一数据；无线主机模块，与所述无线传感器从机模块无线连接，用于接收所述第一数据，根据所述第一数据生成第二数据以形成测量数据；无线充电发射器，与所述无线传感器从机模块无线连接，用于为所述无线传感器从机模块充电。在本专利技术的一个实施例中，还包括数据存储转发设备，与所述无线主机模块连接，用于存储、记录、转发所述测量数据。在本专利技术的一个实施例中，所述无线传感器从机模块包括：若干传感器，用于采集所述测量信号；无线从机，与所述传感器连接，用于收集所述测量信号并生成所述第一数据；从机天线，与所述无线从机连接，用于将所述第一数据发送给所述无线主机模块。在本专利技术的一个实施例中，所述无线从机与N只所述传感器连接，其中，1≤N≤16。在本专利技术的一个实施例中，所述无线从机包括：变送电路模块、多路ADC采样转换器、隔离SPI接口、低功耗MCU、射频收发模块、电源模块；其中，所述变送电路模块与所述多路ADC采样转换器连接；所述多路ADC采样转换器，与所述隔离SPI接口和所述电源模块连接；所述隔离SPI接口、所述低功耗MCU、射频收发模块、所述从机天线依次连接。在本专利技术的一个实施例中，所述电源模块包括：隔离电源、电源管理模块、电池模块、单晶硅太阳能电池；其中，所述单晶硅太阳能电池、所述电池模块、所述电源管理模块依次连接；所述电源管理模块，与所述低功耗MCU、所述射频收发模块连接，用于控制所述低功耗MCU和所述射频收发模块的供电；所述电源管理模块，与所述隔离电源、所述多路ADC采样转换器依次连接，用于控制所述多路ADC采样转换器的供电。在本专利技术的一个实施例中，所述电池模块包括：电池和能量搜集模块；其中，所述单晶硅太阳能电池、所述能量搜集模块、所述电池依次连接；所述电池，与所述电源管理模块连接，用于通过所述电源管理模块为所述无线从机供电。在本专利技术的一个实施例中，所述无线从机通过微弱环境光能搜集模式和无线充电模式进行充电。在本专利技术的一个实施例中，所述无线充电发射器包括：输入电源、隔离/预稳压电源模块、同步开关DC-DC模块、电流取样模块、红外LED、温度管理模块以及恒流反馈模块；其中，所述输入电源、所述隔离/预稳压电源模块、所述同步开关DC-DC模块、所述电流取样模块、所述红外LED依次连接；所述红外LED，用于输出光能至所述无线传感器从机模块；所述温度管理模块，与所述红外LED连接，用于采集所述红外LED的温度，以形成控制信号；所述恒流反馈模块，与所述电流取样模块、所述温度管理模块连接，用于接收所述采样信号和所述控制信号；所述恒流反馈模块，与所述同步开关DC-DC模块连接，用于将接收到的所述控制信号和所述采样信号发送至所述同步开关DC-DC模块。在本专利技术的一个实施例中，所述红外LED发出的红外光波长为850-950nm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术提出的无缆化测量系统，多路无线传感器从机模块和无线主机之间的信息传输是无线的，电源线也被全部省去，被无线充电发射器替代，节省了大量的布线空间，减轻了重量，并且简化了安装工序、降低了因线缆接触不良造成的故障概率，同时还允许安装更多传感器测量点。2.本专利技术提出的无缆化测量系统，使狭小舱体内的温度、压力、热流场的多点分布式测量更加方便。3.本专利技术提出的无缆化测量系统集成了多通道采集器，支持多种规格热电偶、热流传感器直接输入，进一步降低了系统复杂度，减小了总体积。4.本专利技术提出的无缆化测量系统不仅安装灵活简便，还大大减小载荷体积和线缆重量，特别适合于机舱、弹仓、试验仓段等需要高密度布点温度场、热流场、应力场的测量，也可应用于其他各种恶劣环境下的分布式测量。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种用于飞行器的无缆化测量系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种用于飞行器的无缆化测量系统的无线传感器从机模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种用于飞行器的无缆化测量系统的无线传感器从机模块的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种用于飞行器的无缆化测量系统的无线充电发射器的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的另一种用于飞行器的无缆化测量系统的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种用于飞行器的无缆化测量系统的结构示意图。一种用于飞行器的无缆化测量系统，包括：若干无线传感器从机模块10，用于在飞行器内采集测量信号，根据所述测量信号生成并发送第一数据；无线主机模块20，与所述无线传感器从机模块10无线连接，用于接收所述第一数据，根据所述第一数据生成第二数据以形成测量数据；无线充电发射器30，与所述无线传感器从机模块20无线连接，用于为所述无线传感器从机模块10充电。进一步地，还包括数据存储转发设备40，与所述无线主机模块20连接，用于存储、记录、转发所述测量数据。进一步地，所述无线传感器从机模块10包括：若干传感器11，用于采集所述测量信号；无线从机12，与所述传感器11连接，用于收集所述测量信号并生成所述第一数据；从机天线13，与所述无线从机12连接，用于将所述第一数据发送给所述无线主机模块20。进一步地，所述无线主机模块20包括：无线主机21，与所述无线从机12连接，用于根据所述第一数据生成第二数据以形成测量数据；主机天线22，与所述无线主机21连接，用于接收所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行器的无缆化测量系统，其特征在于，包括：若干无线传感器从机模块(10)，用于在飞行器内采集测量信号，根据所述测量信号生成并发送第一数据；无线主机模块(20)，与所述无线传感器从机模块(10)无线连接，用于接收所述第一数据，根据所述第一数据生成第二数据以形成测量数据；无线充电发射器(30)，与所述无线传感器从机模块(10)无线连接，用于为所述无线传感器从机模块(10)充电。

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行器的无缆化测量系统，其特征在于，包括：若干无线传感器从机模块(10)，用于在飞行器内采集测量信号，根据所述测量信号生成并发送第一数据；无线主机模块(20)，与所述无线传感器从机模块(10)无线连接，用于接收所述第一数据，根据所述第一数据生成第二数据以形成测量数据；无线充电发射器(30)，与所述无线传感器从机模块(10)无线连接，用于为所述无线传感器从机模块(10)充电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括数据存储转发设备(40)，与所述无线主机模块(20)连接，用于存储、记录、转发所述测量数据。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线传感器从机模块(10)包括：若干传感器(11)，用于采集所述测量信号；无线从机(12)，与所述传感器(11)连接，用于收集所述测量信号并生成所述第一数据；从机天线(13)，与所述无线从机(12)连接，用于将所述第一数据发送给所述无线主机模块(20)。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无线从机(12)与N只所述传感器(11)连接，其中，1≤N≤16。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述无线从机(12)包括：变送电路模块(121)、多路ADC采样转换器(122)、隔离SPI接口(123)、低功耗MCU(124)、射频收发模块(125)、电源模块(126)；其中，所述变送电路模块(121)与所述多路ADC采样转换器(122)连接；所述多路ADC采样转换器(122)，与所述隔离SPI接口(123)和所述电源模块(126)连接；所述隔离SPI接口(123)、所述低功耗MCU(124)、射频收发模块(125)、所述从机天线(13)依次连接。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电源模块(126)包括：隔离电源(1261)、电源管理模块(1262)、电池模块(1263)、单晶硅太阳能电池(1264)；其中，所述单晶硅太阳能电池(1264)、所述电池模块(1263)、所述电源管理模块(1262)依次连接；所述电源管理模块(1262)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢楷，权磊，刘艳，朱繁，刘少伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61