一种用于运载火箭的温湿度传感器及监测系统技术方案

一种用于运载火箭的温湿度传感器，属于测量技术领域，包括温湿度敏感头、电路板、电池、电池腔、法兰、天线；温湿度敏感头用于敏感环境温度和湿度；电路板用于采集温湿度敏感头的测量数据，并通过天线发送测量数据；电池舱作与法兰连接后形成中空腔体，电池、电路板、天线均安装在腔体内；电池用于对电路板供电；温湿度敏感头包括ABS防护罩、整体烧结防护罩、湿敏元件、温度敏感元件、探杆；湿敏元件和温度敏感元件安装在探杆的端部，整体烧结防护罩套装在探杆上；ABS防护罩套装在整体烧结防护罩上；ABS防护罩在湿敏元件和温度敏感元件的所在区域设有镂空槽；探杆和ABS防护罩均与法兰连接。

A temperature and humidity sensor and monitoring system for launch vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种用于运载火箭的温湿度传感器及监测系统
本专利技术涉及一种用于运载火箭的温湿度传感器及监测系统，属于测量

技术介绍
目前运载火箭地面测试系统较多采用传统的有线方式，面临着诸多问题，如长电缆铺设、测试、撤收工作较为繁琐；使用过程中易发生断线；常年暴露于恶劣环境，导致易老化等。对于整流罩环境监测，特别是对于大型火箭，由于整流罩所处位置较高，需要从地面铺设达数十米的长电缆，增加了人力资源成本，降低了工作效率。且一套固定的有线网络拓扑难以满足众多项目的应用需求，对于不同型号，需要根据实际情况单独设计生产不同长度的电缆，一定程度上也增加了系统研制成本及管理保障成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于运载火箭的温湿度传感器及监测系统，所述温湿度传感器包括温湿度敏感头、电路板、电池、电池腔、法兰、天线；温湿度敏感头用于敏感环境温度和湿度；电路板用于采集温湿度敏感头的测量数据，并通过天线发送测量数据；电池舱作与法兰连接后形成中空腔体，电池、电路板、天线均安装在腔体内；电池用于对电路板供电；温湿度敏感头包括ABS防护罩、整体烧结防护罩、湿敏元件、温度敏感元件、探杆；湿敏元件和温度敏感元件安装在探杆的端部，整体烧结防护罩套装在探杆上；ABS防护罩套装在整体烧结防护罩上；ABS防护罩在湿敏元件和温度敏感元件的所在区域设有镂空槽；探杆和ABS防护罩均与法兰连接。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种用于运载火箭的温湿度传感器，包括温湿度敏感头、电路板、电池、电池腔、法兰、天线；所述温湿度敏感头用于敏感环境温度和湿度；电路板用于采集温湿度敏感头的测量数据，并通过天线发送测量数据；电池舱作与法兰连接后形成中空腔体，所述电池、电路板、天线均安装在所述腔体内；所述电池用于对电路板供电；所述温湿度敏感头包括ABS防护罩、整体烧结防护罩、湿敏元件、温度敏感元件、探杆；湿敏元件和温度敏感元件安装在探杆的端部，整体烧结防护罩套装在探杆上，并与探杆连接；所述ABS防护罩套装在整体烧结防护罩上；所述整体烧结防护罩采用聚四氟颗粒烧结制成，为筒形结构；所述ABS防护罩在湿敏元件和温度敏感元件的所在区域设有镂空槽；所述探杆和ABS防护罩均与法兰连接；所述探杆采用ABS工程塑料制成。优选的，所述法兰上设有夹板和紧固装置，通过紧固装置和夹板，温湿度传感器能够夹在运载火箭的开口位置。优选的，所述法兰和夹板上设有聚四氟乙烯垫，用于防止法兰和夹板对运载火箭结构磨损。优选的，所述ABS防护罩的外直径不超过18mm。优选的，所述电路板采用ZigBee通信协议标准发送信号。优选的，所述温湿度传感器用于测量运载火箭整流罩内外的温度和湿度。优选的，所述电池的连续供电时间不少于30天。一种用于运载火箭的监测系统，包括无线接收控制器、无线手持信标机、环境监测工作站，以及多个上述的温湿度传感器；所述温湿度传感器用于测量运载火箭整流罩内外的温度和湿度，多个温湿度传感器之间能够多跳发送测量数据至无线接收控制器；所述无线接收控制器将多个温湿度传感器的测量数据发送给环境监测工作站；所述环境监测工作站用于对测量数据进行监测和判读；所述无线手持信标机用于向温湿度传感器发送控制指令，用于调整温湿度传感器的工作模式。优选的，所述温湿度传感器的工作模式包括正常采集模式、高速采集模式、待机休眠模式。优选的，所述监测系统的测量数据的丢包率不高于5‰。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：本专利技术面向运载火箭整流罩环境长时间监测需求，提出一种用于运载火箭的无线、低功耗、长待机整流罩环境监测系统。无需架设网络基础设施即可完成快速、自动组网，减少测试人员与测试时间，提高数据无线传输可靠性及传输效率，保证较远节点仍能可靠传输信息，利用上位机监控软件查看各传感器状态、工作模式、实时监测数据等。本方面可通过产品化适用于多型运载火箭，可实现快速布置整流罩环境监测系统，具有低功耗、长待机、高效率等特点，能够在线连续监测30天以上，丢包率不高于5‰。本专利技术的温湿度传感器采用集成化设计，内含锂电池进行自供电，减小体积和重量，并采用Zigbee无线通信以大幅度降低功耗，更重要的是实现了灵活、可靠的运载火箭整流罩测量点布设和选择。附图说明图1为整流罩无线环境监测系统架构。图2为温湿度传感器的结构示意图。图3为温湿度传感器的爆炸图。图4为温湿度敏感头的局部结构示意图。图5为聚四氟防护罩剖面扫描电镜照片。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。一种无线整流罩环境监测系统，包括无线传感器节点、无线接收控制器、无线手持信标机及环境监测工作站。在整流罩罩内罩外各局部区域设置无线温湿度传感器，用于测量温湿度环境参数。传感器间通过多跳转发数据至无线接收控制器，后者通过有线以太网上传至前端测试间无线数据终端监控软件进行实时处理及显示，再经过总体网光纤发送至后端数据浏览工作站进行判读显示。此外，前端人员可通过无线远控终端来控制无线传感器的工作模式(正常采集、高速采集、待机休眠)，并能同步显示监测数据，如图1所示。总体技术方案为：1)采用无线传感器监测系统的方案，可省去繁琐的长电缆铺设、测试、撤收工作，减少人力资源，提升测试效率。2)无线传感器采用集成化设计，内含锂电池进行自供电，减小体积和重量，并采用Zigbee无线通信以大幅度降低功耗，可实现整流罩环境30天以上长时间连续加电监测。同时传感器具有静默、正常、高速三种工作模式，可进行在线设置切换，适应不同的应用场景需求。3)传感器结构设计上取消连接螺栓等结构，整流罩外壁无需专门加工螺纹孔，巧妙地设计夹板卡扣机构，即可紧固在整流罩出风口，省去繁琐的传感器安装拆卸工作，同时通过测点合理布局满足整流罩环境监测需求。安装前，夹板箭头指向“离”，卡扣组件插入整流罩出风口，逆时针转动夹板，箭头指向“合”，同时夹板嵌入传感器底座卡槽内，旋紧蝶形螺母即可完成安装。卡扣组件在安装过程中，与箭壁接触部位均为聚四氟乙烯非金属材料，不会对箭壁造成损伤。卡扣组件均为机械结构连接，能有效避免在安装、拆卸过程中多余物的产生。4)部分发射场湿度较大，盐雾环境恶劣，传感器探头容易受到盐雾腐蚀。用整体烧结的聚四氟防护罩来防护探头，由聚四氟颗粒烧结而成，孔隙率较小，能够减少盐雾颗粒沉积，同时满足实时监测环境温湿度的需求，大幅度提高产品耐盐雾能力和环境适应能力。传感器及探头防护结构如图2～4所示，整体烧结的聚四氟防护罩剖面扫描电镜照片如图5所示。5)传感器采用小型化设计，满足实际安装环境需求，但会带来发热集中的问题，热量快速扩散到敏感探头会导致测量到的温湿度精度失准。为减小传感器自身发热和壳体温升对测量精度的影响，采用非金属(0.25W/m·k较低导热系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于运载火箭的温湿度传感器，其特征在于，包括温湿度敏感头、电路板、电池、电池腔、法兰、天线；/n所述温湿度敏感头用于敏感环境温度和湿度；电路板用于采集温湿度敏感头的测量数据，并通过天线发送测量数据；电池舱作与法兰连接后形成中空腔体，所述电池、电路板、天线均安装在所述腔体内；所述电池用于对电路板供电；/n所述温湿度敏感头包括ABS防护罩、整体烧结防护罩、湿敏元件、温度敏感元件、探杆；湿敏元件和温度敏感元件安装在探杆的端部，整体烧结防护罩套装在探杆上，并与探杆连接；所述ABS防护罩套装在整体烧结防护罩上；所述整体烧结防护罩采用聚四氟颗粒烧结制成，为筒形结构；所述ABS防护罩在湿敏元件和温度敏感元件的所在区域设有镂空槽；所述探杆和ABS防护罩均与法兰连接；所述探杆采用ABS工程塑料制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于运载火箭的温湿度传感器，其特征在于，包括温湿度敏感头、电路板、电池、电池腔、法兰、天线；
所述温湿度敏感头用于敏感环境温度和湿度；电路板用于采集温湿度敏感头的测量数据，并通过天线发送测量数据；电池舱作与法兰连接后形成中空腔体，所述电池、电路板、天线均安装在所述腔体内；所述电池用于对电路板供电；
所述温湿度敏感头包括ABS防护罩、整体烧结防护罩、湿敏元件、温度敏感元件、探杆；湿敏元件和温度敏感元件安装在探杆的端部，整体烧结防护罩套装在探杆上，并与探杆连接；所述ABS防护罩套装在整体烧结防护罩上；所述整体烧结防护罩采用聚四氟颗粒烧结制成，为筒形结构；所述ABS防护罩在湿敏元件和温度敏感元件的所在区域设有镂空槽；所述探杆和ABS防护罩均与法兰连接；所述探杆采用ABS工程塑料制成。


2.根据权利要求1所述的一种用于运载火箭的温湿度传感器，其特征在于，所述法兰上设有夹板和紧固装置，通过紧固装置和夹板，温湿度传感器能够夹在运载火箭的开口位置。


3.根据权利要求1所述的一种用于运载火箭的温湿度传感器，其特征在于，所述法兰和夹板上设有聚四氟乙烯垫，用于防止法兰和夹板对运载火箭结构磨损。


4.根据权利要求1所述的一种用于运载火箭的温湿度传感器，其特征在于，所述ABS防护罩的外直径不超过18mm。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文晓，卢頔，黄晨，张宏德，刘巧珍，白冰，赵心欣，王晓林，王淑炜，王之平，马忠辉，司群英，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11