卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法及系统，包括：获取斜面与卫星坐标系的角度关系；在斜面上布置三向加速度传感器；对卫星进行正弦扫频振动试验，传感器采集测量坐标系三个正交方向上的振动响应频谱；对测量坐标系进行旋转形成新坐标系，并将三向振动响应频谱转换至该坐标系下；对旋转形成新坐标系进行第二次旋转，转换后的三向振动响应频谱转换至该坐标系下，得到转换至卫星坐标系下的三向振动响应频谱。本发明专利技术可用于星上大部件振动试验斜面上振动响应采集和转换处理。本发明专利技术经济、简单，直接在斜面上安装传感器而无需使用楔形块进行转接，可以获得斜面在卫星坐标系下的振动响应，达到与使用楔形块转接后相同的效果。转接后相同的效果。转接后相同的效果。

【技术实现步骤摘要】
卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星正弦扫频振动试验数据采集和处理领域，具体地，涉及一种卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法及系统。

技术介绍

[0002]正弦扫频振动试验(简称振动试验)卫星研制过程中要求进行的一项力学环境模拟试验，其目的是检验卫星在发射过程中经受低频振动环境并能正常工作的能力。试验过程中，需对星上关注部位的振动响应进行采集和处理，以掌握各部位的力学环境。在振动响应采集和处理时，通常要求星上布置的加速度传感器的测量轴与卫星坐标系各轴平行，以获得各部位在卫星坐标系下的振动响应。为实现此目的，对于星上斜面(即其法线不平行于卫星坐标系中任意一轴)，通常使用楔形块对传感器进行转接，以校正斜面与卫星坐标系的夹角，使得传感器的测量轴与卫星坐标系各轴平行。该方法需事先根据各斜面在卫星坐标系下的角度关系，加工相应角度的楔形块；在安装传感器时，先将楔形块安装在对应斜面上，再将传感器安装在楔形块上。无论是加工楔形块，还是转接安装传感器都费时、费力，这给斜面上振动响应采集和处理造成了一定的麻烦。
[0003]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种经济、简单的卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法。该方法直接在斜面上安装传感器而无需使用楔形块进行转接，并可以获得斜面在卫星坐标系下的振动响应，达到与使用楔形块转接后相同的效果。
[0004]对“数据采集和转换方法”进行检索，中国专利，专利申请号为CN201310624704.1。“一种智能变电站计量系统数据采集和转换方法”，该专利是一种智能变电站计量系统数据采集和转换方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照设定规约类型实时采集一组待测数据；(2)设定T为缓存时间，缓存状态变化的待测数据，并在经过缓存时间T后，发送数据；(3)抽取所述步骤2)发送的数据中感兴趣的数据，更新存储到设定的数据库中，以供一个或多个其他规约类型的进程根据需要进行调用，与本专利
技术实现思路
完全不同。中国专利，专利申请号为CN201710144300.0“一种实现虚拟验证系统数据采集的方法”，该专利是一种实现虚拟验证系统数据采集的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、读取用户的操作，选择本次数据采集所针对的数据类型，是寄存器采集、变量采集还是内存数据采集；S2、针对本次的数据采集类型,读取用户的触发模式配置信息，判断是时间触发，还是地址触发；S3、根据已读取的数据采集类型以及数据采集触发形式，读取用户的数据采集信息，并生成专用命令字；S4、将生成的命令字通过特定命令管道传输至GDB模块；S5、GDB模块对命令字进行解析，封装成虚拟验证系统能够识别的专用数据结构；S6、通过虚拟验证系统的事件机制，将数据采集实例注入到系统当中；S7、完成一个数据采集实例的注入，与本专利
技术实现思路
完全不同。王盛智在论文“曲线图数据的快速采集与转换方法”(见《抚顺石油学院学报》2002年，200204期)中介绍利用扫描仪与AutoCAD软件配合，在AutoCAD环境下，通过编写AutoLISP程序来建立工程设计中的曲线图数据方法。解决了在使用计算机辅助工程设计时，如何将已有的经验或实验曲线图转换成计算机能够识别的数据文件问题。该论文中的数据采集与转
换方法与本专利技术完全不同。
[0005]目前，没有发现同本专利技术类似的说明或报告，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法及系统。
[0007]根据本专利技术提供的一种卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法，包括：
[0008]步骤S1：获取星上需进行振动响应监测的斜面与卫星坐标系的角度关系；
[0009]步骤S2：在斜面上布置三向加速度传感器，根据斜面与卫星坐标系的角度关系得到测量坐标系轴的角度关系；
[0010]步骤S3：对卫星进行正弦扫频振动试验，传感器采集测量坐标系三个正交方向上的振动响应频谱；
[0011]步骤S4：对测量坐标系进行旋转形成新坐标系，并将在测量坐标系下获得的三向振动响应频谱转换至新坐标系下；
[0012]步骤S5：对旋转形成新坐标系进行第二次旋转，将第一次转换后的三向振动响应频谱转换至第二次转换后的坐标系下，得到转换至卫星坐标系下的三向振动响应频谱用于星上部件振动试验斜面上振动响应采集和转换处理。
[0013]优选地，在所述步骤S1中：
[0014]对于星上需进行振动响应监测的斜面，其法线与卫星坐标系存在夹角，不平行于卫星坐标系中任意一轴，通过实物测量或查阅设计方案，获得斜面的法线与卫星坐标系各轴的夹角；
[0015]记卫星坐标系为O
L
X
L
Y
L
Z
L
，斜面的法线与O
L
X
L
、O
L
Y
L
、O
L
Z
L
轴的夹角分别为α、β、γ；
[0016]在所述步骤S2中：
[0017]在该斜面上布置同时获取三个正交方向上的振动响应的加速度传感器，安装传感器时，不使用用于校正斜面与卫星坐标系的夹角的楔形块进行转接，使传感器的一个测量轴垂直于斜面，与斜面的法线平行，一个测量轴平行于卫星坐标系中任意两个轴形成的平面；
[0018]记传感器三个测量轴形成的坐标系为O
M
X
M
Y
M
Z
M
，其中O
M
Z
M
轴垂直于斜面，O
M
X
M
轴平行于O
L
X
L
Y
L
平面，O
M
Y
M
轴根据右手法则确定；根据几何关系得到，O
M
Z
M
轴与O
L
X
L
、O
L
Y
L
、O
L
Z
L
轴的夹角分别为α、β、γ。
[0019]优选地，在所述步骤S3中：
[0020]对卫星进行正弦扫频振动试验，试验时利用传感器采集测量坐标系三个正交方向上的振动响应频谱，频谱表示为实部频谱和虚部频谱的形式，记在测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下x、y、z三个方向上的振动响应频谱分别为
[0021][0022][0023][0024]式中，f为正弦扫描频率，i为虚数，为实部频谱，
虚部频谱；
[0025]在测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下x、y、z三个方向上的幅值谱分别为
[0026][0027][0028][0029]x、y、z三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法，其特征在于，包括：步骤S1：获取星上需进行振动响应监测的斜面与卫星坐标系的角度关系；步骤S2：在斜面上布置三向加速度传感器，根据斜面与卫星坐标系的角度关系得到测量坐标系轴的角度关系；步骤S3：对卫星进行正弦扫频振动试验，传感器采集测量坐标系三个正交方向上的振动响应频谱；步骤S4：对测量坐标系进行旋转形成新坐标系，并将在测量坐标系下获得的三向振动响应频谱转换至新坐标系下；步骤S5：对旋转形成新坐标系进行第二次旋转，将第一次转换后的三向振动响应频谱转换至第二次转换后的坐标系下，得到转换至卫星坐标系下的三向振动响应频谱用于星上部件振动试验斜面上振动响应采集和转换处理。2.根据权利要求1所述的卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法，其特征在于：在所述步骤S1中：对于星上需进行振动响应监测的斜面，其法线与卫星坐标系存在夹角，不平行于卫星坐标系中任意一轴，通过实物测量或查阅设计方案，获得斜面的法线与卫星坐标系各轴的夹角；记卫星坐标系为O
L
X
L
Y
L
Z
L
，斜面的法线与O
L
X
L
、O
L
Y
L
、O
L
Z
L
轴的夹角分别为α、β、γ；在所述步骤S2中：在该斜面上布置同时获取三个正交方向上的振动响应的加速度传感器，安装传感器时，不使用用于校正斜面与卫星坐标系的夹角的楔形块进行转接，使传感器的一个测量轴垂直于斜面，与斜面的法线平行，一个测量轴平行于卫星坐标系中任意两个轴形成的平面；记传感器三个测量轴形成的坐标系为O
M
X
M
Y
M
Z
M
，其中O
M
Z
M
轴垂直于斜面，O
M
X
M
轴平行于O
L
X
L
Y
L
平面，O
M
Y
M
轴根据右手法则确定；根据几何关系得到，O
M
Z
M
轴与O
L
X
L
、O
L
Y
L
、O
L
Z
L
轴的夹角分别为α、β、γ。3.根据权利要求1所述的卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法，其特征在于，在所述步骤S3中：对卫星进行正弦扫频振动试验，试验时利用传感器采集测量坐标系三个正交方向上的振动响应频谱，频谱表示为实部频谱和虚部频谱的形式，记在测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下x、y、z三个方向上的振动响应频谱分别为三个方向上的振动响应频谱分别为三个方向上的振动响应频谱分别为式中，f为正弦扫描频率，i为虚数，为实部频谱，为实部频谱，虚部频谱；在测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下x、y、z三个方向上的幅值谱分别为
x、y、z三个方向上的相位谱分别为x、y、z三个方向上的相位谱分别为x、y、z三个方向上的相位谱分别为4.根据权利要求1所述的卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法，其特征在于，在所述步骤S4中：将测量坐标系绕其轴中平行于卫星坐标系中两个轴形成的平面的轴旋转，使垂直于斜面的轴经旋转后平行于卫星坐标系轴，形成新坐标系；测量坐标系为O
M
X
M
Y
M
Z
M
，其中O
M
Z
M
轴垂直于斜面，O
M
X
M
轴平行于O
L
X
L
Y
L
平面，O
M
Y
M
轴根据右手法则确定；O
M
Z
M
轴与O
L
X
L
、O
L
Y
L
、O
L
Z
L
轴的夹角分别为α、β、γ；将坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
绕O
M
X
M
轴旋转γ角，使O
M
Z
M
轴经旋转后平行于O
L
Z
L
轴，记旋转后形成的坐标系为O
M
X
M
Y
M
′
Z
M
′
，则O
M
Z
M
′
轴平行于O
L
Z
L
轴；在新坐标系下，对在测量坐标系下获得的三向振动响应频谱进行转换处理，得到第一次转换后的三向振动响应频谱；其中，O
M
X
M
向振动响应的幅值谱和相位谱不变，O
M
Y
M
′
向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：响应的幅值谱和相位谱分别为：其中，A
YM
是测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下y方向上的幅值谱；A
ZM
是测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下z方向上的幅值谱；为y方向上的相位谱，φ
ZM
为z方向上的相位谱；O
M
Z
M
′
向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：为O
L
Z
L
向振动响应的幅值谱和相位谱。5.根据权利要求1所述的卫星振动试验斜面上振动响应采集和转换方法，其特征在于，在所述步骤S5中：将测量坐标系旋转形成的新坐标系绕其轴中平行于卫星坐标系轴的轴旋转，使其另两轴平行于卫星坐标系轴，从而形成新坐标系，将坐标系O
M
X
M
Y
M
′
Z
M
′
绕O
M
Z
M
′
轴旋转θ角，使O
M
X
M
、
O
M
Y
M
′
轴经旋转后分别平行于O
L
X
L
、O
L
Y
L
轴，记旋转后形成的坐标系为O
M
X
M
″
Y
M
″
Z
M
′
，则坐标系O
M
X
M
″
Y
M
″
Z
M
′
平行于卫星坐标系O
L
X
L
Y
L
Z
L
；其中，转角θ满足：其中，转角θ满足：测量坐标系为O
M
X
M
Y
M
Z
M
，O
M
Z
M
轴与O
L
X
L
、O
L
Y
L
、O
L
Z
L
轴的夹角分别为α、β、γ；在第二次转换的坐标系下，对第一次转换后的三向振动响应频谱进行转换处理，得到第一次转换后的的三向振动响应频谱，该频谱为转换至卫星坐标系下的三向振动响应频谱；其中，O
L
X
L
向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：其中，A
XM
是测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下x方向上的幅值谱；为x方向上的相位谱，A
YM
’
为O
M
Y
M
′
向振动响应的幅值谱，为O
M
Y
M
′
向振动响应的相位谱；O
L
Y
L
向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：向振动响应的幅值谱和相位谱分别为：O
L
Z
L
向振动响应的幅值谱和相位谱分别为向振动响应的幅值谱和相位谱分别为其中，A
ZM
是测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下z方向上的幅值谱；A
YM
是测量坐标系O
M
X
M
Y
M
Z
M
下y方向上的幅值谱；为y方向上的相位谱，为z方向上的相位谱；为转换至卫星坐标系下的三向振动响应的幅值谱和相位谱。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文斌，李强，俞佳江，陈树海，沈嵘康，秦冉冉，陶强，陈锐，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：