[发明专利]一种航天器滑环电阻状态监测装置及方法

说明书

本发明涉及一种航天器滑环电阻状态监测装置及方法，所述监测装置包括敏感元模块、信号调理采集模块、信号处理模块和无线通讯模块。本发明通过利用航天器导电滑环损伤导致电刷和环路之间的电阻值变化的特点，采用高精度采样组件实现对导电滑环接触电阻值变化的快速检测，通过与建立的动态标准环路电阻比较，使测量的接触电阻更加准确；使用频谱分析法，发现时域分析不易察觉的故障和潜在故障。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种航天器滑环电阻状态监测装置及方法。

背景技术

近几十年来，随着我国对航空航天的不断大力投入，我国在尖端航空航天技术上取得了不错的突破，而尖端设备大量使用的导电滑环等关键部位的性能直接决定了设备的使用寿命与工作性能。

航天器导电滑环是实现两个相对隔离的旋转装置间信号、电能传输的装置，其结构上主要由滑环体、电刷组件、组合支架、向心球轴承、轴承端盖等部件构成。

精密导电滑环组件属于精密组件，滑环工作上要求可靠、信号失真度小、性能稳定、传输准确度高等特点，整体设计结构紧凑、工作环道多、噪音低、使用寿命长且安装方便等优点。

在导电滑环工作的过程中，其主要性能参数的变化与其工作稳定性、可靠性及寿命有很大的关系，并且存在一定的可靠性风险，例如，电刷与环圈相互磨损会产生沉积电介质,从而使得该环路接触电阻变化量变大；环圈变形也会导致环路接触电阻变化量变大，环圈变形有很多因素,主要原因是时效处理不够,应力释放不均匀,导致结构变形,从而使得接触电阻变化量变大。

目前，国内尚未制定导电滑环实时监测的相关方法或标准，因此对于滑环的实时监测还是一片空白。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种航天器滑环电阻状态监测装置及方法，针对航天器滑环的特殊结构，在保证滑环电阻值监测效果的同时，采用简化结构设计，提高监测装置的可靠性和稳定性。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种航天器滑环电阻状态监测装置，包括敏感元模块、信号调理采集模块、信号处理模块和无线通讯模块；

所述敏感元模块位于所述滑环靠近太阳能帆板供电线一侧，连接在被监测滑环电能传输通路上的电刷之间，采集电流和电压信号；所述敏感元模块与监测的滑环电阻数量相同，一一对应连接；

所述信号调理采样模块对所述敏感元模块采集到的电流和电压信号进行幅值调理和降噪后进行AD变换，得到数字化电流和电压信号；

所述监测信号处理模块根据数字化电流和电压信号，计算滑环的实时电阻值R(t)；根据标准环路电阻R_标(t)计算接触电阻ΔR(t)；根据接触电阻ΔR(t)的大小，判定滑环是否出现故障；

所述的通讯模块采用无线通讯方式实时传输出现的故障信息，定时传输所述监测信号处理模块的监测数据。

进一步地，所述敏感元模块包括电压采集组件和电流采集组件；

所述电压采集组件由电压传感器件构成，实时测量电刷两端电压信号；

所述电流采集组件由电流传感器件构成，实时测量滑环电能传输通路上的电流信号；

所述电压采集组件和电流采集组件的采集频率大于等于3.6Hz。

进一步地，所述标准环路电阻R_标(t)为动态电阻值，为对多路滑环监测获得电阻值滤波后再取平均后得到的电阻值。