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热真空测控系统

热真空试验是模拟航天器在空间的真空、冷黑和太阳辐射环境的一种地面试验。单机(部件)、分系统和航天器整体都进行这种试验。在模拟试验时,试件多处于工作状态并测量其工作参数和环境参数。

目前航天产品在实际使用过程中出现故障后基本不能维修或很难维修,因此,一旦出现故障轻则该功能模块失效,重则整体无法正常工作提前报废,从而带来重大损失,所以需要在产品投入使用前,进行各种高低温工况下的环境适应性试验,确保产品系统能够安全可靠的工作。为了实现接近实际的模拟效果,以及查找设计缺陷,一般广泛地采用在真空罐中加入液氮、气氮降温模拟冷黑环境、辅助加热模拟太阳辐射环境等手段模拟太空中的环境。

 

 

北京瑞风协同科技股分有限公司根据多年的试验经验提供一套热真空试验环境温度闭环控制及电加热模拟太阳辐射控制交钥匙方案。该系统由测控硬件、电源及系统软件组成,系统框架图如下:

 

 

控制方式

闭环控制方式一

• 当试验开始后,首先通过控制操作台内的控制计算机通过网络将电源按照初始设定要求设置输出电压、电流并打开输出。

• EX1200系列机箱+多路转换器开关板卡进行多路通道切换,并通过内置万用表(DMM)对切换的通道进行测量,以获取该通道温度传感器反馈的温度值。

• 控制操作台内的控制计算机通过软件获取到该通道的实测温度与目标温度进行比对。若低于控制温度,则依然满功率输出;若高于控制温度但低于目标温度,则进行按比例修正输出电流,并将电流值通过网络设置到对应的AMETEK电源,改变该电源的输出电流;若高于目标温度,则设置AMETEK的输出电流为0。

• AMETEK电源的输出电流发生改变将会导致加热片的加热发生改变。

• 原理及优势

通过调节电源的输出电流达到使用不同的功率进行加热。这种方案主要用于对于控制精度比较高、功率较大且电源数量比较充裕的情况。

闭环控制方式二

• 当试验开始后,首先通过控制操作台内的控制计算机通过网络将电源按照初始设定要求设置输出电压、电流并打开输出。

• EX1200系列机箱+多路转换器开关板卡进行多路通道切换,并通过内置万用表(DMM)对切换的通道进行测量,获取该通道温度传感器反馈的温度值。

• 控制操作台内的控制计算机通过软件获取到该通道的实测温度与目标温度进行比对。若低于控制温度,则依然满功率输出,对应的闭环回路上的开关处于常闭状态;若高于控制温度但低于目标温度,则进行按比例修正回路上的开关状态,使开关的通断占空比与预期的功率输出吻合;若高于目标温度,则将回路开关断开,达到输出功率为0的效果。

• 随着开关的闭合、断开将会导致加热片的加热发生改变。

• 原理及优势

通过调整开关的通断比列,达到使用不同的功率进行加热。这种方案可用于一个电源输出并联多加热片。多路小功率闭环控制时可节省大量的电源使用。

 

开环控制模拟外热流

通过将多个电源输出接入加热笼模拟太阳辐射,软件中设定多组电源输出随时间变化而变化的规则,在一定的时间循环内控制电源按照设定的条件输出,并可以自动往复多次进行模拟试验。

 

高密度开关测控系统

AMETEK公司VTI品牌EX1200 系列是目前市场密度最高的开关测控子系统。可根据需要选择各种开关模块和万用表组建复杂的信号切换测量系统,可实现热电偶、2/4线制铂电阻、热敏电阻等信号采集。

 

 

高精度直流程控电源

AMETEK公司SORENSEN品牌XG/AST系列直流程控电源具有高功率密度、高可靠性等特点,1U空间可提供850W/1500W/3400W等多种功率等级,支持多种程控接口,电压等级覆盖6-600V,可满足用户不同使用需求。

 

 

灵活的系统软件

瑞风协同开发的热真空测控软件,采用开放的架构,支持多种硬件产品,软件具备以下功能:

• 电源配置:试验电源列表,并检测电源是否工作正常。

• 工况配置:对试验中需要用到的工况进行配置,试验过程中可方便切换和调用。

• 试验模块:监测测量通道、控制闭环、开环通道。

• 实时曲线:展示试验过程实时数据估滚动显示。

• 报警功能:根据设定将超限通道用红底背景动态标注,并提供报警声音提醒。

• 数据分析:提供数据分析模块,可对试验后数据曲线进行放大、缩小、数据最值、平均值提取或计算等。

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