一、衛(wèi)星驗(yàn)證測試試驗(yàn)的行業(yè)背景

在開發(fā)新衛(wèi)星的過程中，從設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證直至制造與部署，每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。航天業(yè)正在面臨最初的太空競賽以來最激烈的競爭，許多公司在加速發(fā)展太空探索能力，希望在抵御新風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模和更低的成本，鑒于衛(wèi)星在國家的戰(zhàn)略地位以及潛在的市場經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對于衛(wèi)星的生產(chǎn)測試實(shí)驗(yàn)。

二、衛(wèi)星驗(yàn)證測試試驗(yàn)的監(jiān)測目的

在正式發(fā)射之前，必須在地面驗(yàn)證航天器能否承受運(yùn)載火箭發(fā)射過程中的動(dòng)力學(xué)載荷。航天器在實(shí)際發(fā)射過程中會(huì)處于一個(gè)非常惡劣的動(dòng)力學(xué)環(huán)境，在這種動(dòng)力學(xué)環(huán)境下，航天器會(huì)承受非常的動(dòng)力學(xué)載荷，比如運(yùn)載火箭一二級分離時(shí)產(chǎn)生的沖擊、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)以及整流罩摩擦空氣產(chǎn)生的噪聲。只有在航天器進(jìn)入軌道后，其所處的動(dòng)力學(xué)環(huán)境才會(huì)得以改善。

航天器動(dòng)力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)覆蓋的頻率范圍很廣，涉及多種不同的試驗(yàn)類型，如正弦、隨機(jī)振動(dòng)、聲學(xué)和沖擊。動(dòng)力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)使用的設(shè)備包括：振動(dòng)臺(tái)、滑臺(tái)、混響室、揚(yáng)聲器、跌落臺(tái)和熱沖擊試驗(yàn)臺(tái)等。這些試驗(yàn)的特點(diǎn)不盡相同，所以給試驗(yàn)部門帶來了很大的壓力。首先，試驗(yàn)部門需要有足夠的試驗(yàn)人員和技術(shù)能力以掌握所有試驗(yàn)的流程和方法。此外，試驗(yàn)部門還要考慮試驗(yàn)設(shè)備的投資成本，因?yàn)槊糠N試驗(yàn)都有特定的測試和分析要求。

除了環(huán)境試驗(yàn)外，模態(tài)試驗(yàn)和微振動(dòng)試驗(yàn)也是航天試驗(yàn)的重要組成部分。模態(tài)試驗(yàn)有助于驗(yàn)證衛(wèi)星或運(yùn)載火箭的有限元模型，以便進(jìn)行更準(zhǔn)確的仿真分析。由飛輪等擾振源所引起的微振動(dòng)會(huì)影響精密設(shè)備的運(yùn)行，如光學(xué)或激光設(shè)備。

三、衛(wèi)星振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)

衛(wèi)星振動(dòng)試驗(yàn)（包括正弦或隨機(jī)）的目的，是在振動(dòng)臺(tái)上復(fù)現(xiàn)運(yùn)載火箭發(fā)射過程中，航天器所處的振動(dòng)環(huán)境。試驗(yàn)中，由控制系統(tǒng)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，然后由功率放大器將驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大， 并將電信號(hào)傳輸給振動(dòng)臺(tái)，最終由振動(dòng)臺(tái)將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)航天器進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。振動(dòng)臺(tái)和航天器之間安裝有控制傳感器，傳感器的振動(dòng)信號(hào)會(huì)實(shí)時(shí)反饋到控制系統(tǒng)，控制器會(huì)基于反饋信號(hào)對振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的閉環(huán)控制。在振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)中，除了對振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制外，如果響應(yīng)點(diǎn)的振動(dòng)量級超標(biāo)，還要對響應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行限幅。當(dāng)響應(yīng)點(diǎn)振動(dòng)的量級觸發(fā)限幅控制時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)降低驅(qū)動(dòng)電平，保護(hù)航天器不會(huì)因?yàn)樵囼?yàn)而發(fā)生損壞。的控制系統(tǒng)會(huì)內(nèi)置非常多的安全參數(shù)，包括自檢、限幅和中止上下限等功能。

四、衛(wèi)星驗(yàn)證測試試驗(yàn)森瑟科技傳感器產(chǎn)品

1，雙安裝孔三軸IEPE加速度傳感器732A：

732A系列產(chǎn)品是一款為水下應(yīng)用設(shè)計(jì)的IEPE三軸加速度傳感器，采用剪切模式運(yùn)行的壓電陶瓷作為敏感元件，具有寬頻帶響應(yīng)特性。此IEPE加速度傳感器通過結(jié)合優(yōu)質(zhì)的晶體和低噪聲微電子元件傳感信號(hào)，與其他敏感元件相比在工作溫度范圍內(nèi)獲得了超低的溫度靈敏度變化/響應(yīng); 剪切模式技術(shù)同樣保證了的基座靈敏度應(yīng)變誤差。732A系列產(chǎn)品采用激光焊接鈦合金金屬外殼，并將線纜集成一體輸出以便產(chǎn)品在水下使用。出色的振幅和相位頻率響應(yīng)，使得此產(chǎn)品非常適合結(jié)構(gòu)驗(yàn)證、零件測試、跌落測試和實(shí)驗(yàn)室水力學(xué)測試。微型立方體結(jié)構(gòu)使得測試工程師可以很方便的同步測量三個(gè)相互垂直軸向的加速度，測試數(shù)據(jù)可靠，長期穩(wěn)定。

2、微型三軸IEPE加速度傳感器730A:

730A系列產(chǎn)品是一款I(lǐng)EPE三軸微型加速度傳感器，該型號(hào)采用剪切模式工作的壓電陶瓷作為敏感元件，具有超寬頻帶響應(yīng)特性。此IEPE加速度傳感器通過結(jié)合優(yōu)質(zhì)的晶體和低噪聲微電子元件產(chǎn)生信號(hào)，與其他敏感元件相比在工作溫度范圍內(nèi)獲得了超低溫度靈敏度變化/響應(yīng); 剪切模式技術(shù)同時(shí)保證了的基座靈敏度應(yīng)變誤差。730A系列產(chǎn)品采用激光焊接鈦合金金屬外殼和玻璃密封4針輕型接頭的結(jié)構(gòu)（或整線輸出）以供輕型、寬頻帶應(yīng)用。出色的振幅和相位頻率響應(yīng)，使得此產(chǎn)品非常適合結(jié)構(gòu)驗(yàn)證、零件測試、跌落測試和實(shí)驗(yàn)室水力動(dòng)力學(xué)測試。微型立方體結(jié)構(gòu)使得測試工程師可以很方便的同步測量三個(gè)相互垂直軸向的加速度，測試數(shù)據(jù)可靠，長期穩(wěn)定。

3，高沖擊加速度傳感器411:

411型號(hào)加速度傳感器基于的壓阻MEMS傳感技術(shù)元件加工，提供出色的動(dòng)態(tài)范圍和穩(wěn)定性。這種壓阻加速度傳感器是為沖擊測量而設(shè)計(jì)的堅(jiān)固型無阻尼測量裝置。內(nèi)置蝕刻硅芯片布置了包含慣性質(zhì)量塊和應(yīng)變計(jì)的主動(dòng)四臂惠斯通橋電路。該元件的質(zhì)量輕、極小的尺寸和的結(jié)構(gòu)可以提供高共振頻率，同時(shí)具有低阻抗、高過載、低相移和零阻尼等特性。該類型傳感器的高諧振頻率特點(diǎn)使得它們在高沖擊脈沖后的高頻信號(hào)下不會(huì)共振損壞，相反具有較低諧振頻率的加速度傳感器就可能會(huì)遭到破壞。高諧振頻率和零阻尼也允許加速度傳感器響應(yīng)快速信號(hào)、短持續(xù)時(shí)間的激波運(yùn)動(dòng)。同時(shí)該傳感器頻率響應(yīng)可以向下擴(kuò)展到靜態(tài)或低頻加速度，因此該傳感器也是測量長時(shí)間變化信號(hào)的理想選擇。411型采用了堅(jiān)固可靠的結(jié)構(gòu)，大大降低了電纜接線和沖擊損壞的概率。

4、耐高溫電荷輸出加速度傳感器372P

372P系列產(chǎn)品是一款耐高溫的壓電加速度傳感器，其特點(diǎn)是采用壓縮模式的陶瓷晶體為敏感元件，具有高分辨率輸出信號(hào)的特性。此加速度傳感器基于壓電陶瓷的特性通過低噪聲線纜輸出電荷信號(hào)，信號(hào)地與外殼隔離。外殼采用高溫合金，通過激光焊接工藝實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的密封性；輸出連接頭采用微型玻璃絕緣連接器以滿足不同環(huán)境下使用時(shí)輸出的穩(wěn)定性。

372P產(chǎn)品底部有提供測試用10-32的螺紋孔，另外還提供三角方位的安裝通孔腳用于螺栓安裝，可以用M4螺釘將加速度傳感器固定于被測對象上。372P系列加速度傳感器具有寬頻帶響應(yīng)和耐高溫的特性，所以適用于在高溫環(huán)境下測量動(dòng)態(tài)加速度及振動(dòng)的場合。另外，森瑟科技還提供與接頭配套的線纜。

整星在地面上要用振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)做以下幾種測試：正弦振動(dòng)，隨機(jī)振動(dòng)，噪聲和沖擊。分別來模擬不同的振動(dòng)環(huán)境。但整星力學(xué)試驗(yàn)通常不是按上述正弦振動(dòng)，隨機(jī)振動(dòng)和噪聲測試的條件來進(jìn)行，主要原因是噪聲和隨機(jī)條件具有部分重疊性，既做噪聲又做隨機(jī)，一方面會(huì)對衛(wèi)星造成不必要的積累疲勞，另一方面也會(huì)增加試驗(yàn)成本。因此，對于一顆衛(wèi)星，有必要對兩種差異進(jìn)行分析，然后確定整星力學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目的選取和試驗(yàn)條件的剪裁，實(shí)現(xiàn)力學(xué)試驗(yàn)的化。

整星在地面的時(shí)候，通過設(shè)計(jì)的一系列條件，用振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)來做相應(yīng)的試驗(yàn)，來模擬火箭發(fā)射環(huán)境，提前發(fā)現(xiàn)振動(dòng)對衛(wèi)星的影響，進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計(jì)，完善保障體系，提高衛(wèi)星發(fā)射的可靠性。