[发明专利]一种空间多太阳能板展开结构的振动检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种空间多太阳能板展开结构的振动检测装置及方法，包括太阳能板本体部分、振动激励部分、振动检测部分及振动控制部分；所述太阳能板本体部分包括中心毂、斜拉杆及N块太阳能板，所述振动激励部分包括激振器、信号发生器、功率放大器及信号发生器，所述振动检测部分包括压电应变片、电荷放大器、数据采集卡、激光位移传感器、控制器及计算机，所述振动控制部分包括压电陶瓷促动器及压电放大器。本发明只需对装置稍作改变，增加或减少振动检测和控制器件，即可实现对任意数量的各向展开太阳能板结构进行振动检测与控制分析。

技术领域

本发明涉及空间可展机构的振动测量领域，具体涉及一种空间多太阳能板展开结构的振动检测装置及方法。

背景技术

太阳能电池板是空间目标飞行器的重要组成部件，它为各种空间目标飞行器提供在轨稳定运行所需的电能。最早的太阳能板采用的安装形式为飞行器表面贴装，工作面积小且无法满功率工作，随着空间目标飞行器运行功率的增加，体装式太阳能板的缺点越发明显，空间目标飞行器急需突破星体表面积的限制以扩大太阳能板的工作面积和效率，由此，便诞生了折叠发射、入轨展开的空间可折展太阳能板，再伴随着对日定向技术的应用，可展太阳能电池板的应用成为技术主流。

可展太阳能板虽然解决了发电功率与效率的问题，但也为空间目标飞行器带来了新的技术问题。不同于质量集中的体装式星体，搭载可展开太阳能板的飞行器面临机构复杂程度增加，质量分配分散，可动部件增多等问题。而大面积的可展太阳能板在增加了受阳面积的同时也增加了受力面积，加上可动部件的配合间隙等因素，大面积可展开太阳能板在轨运行时受激引起振动的情况越发常见，这些振动虽然频率低、振幅小，但持续时间长，若不能对其研究清楚并采取有效的抑振措施，易与飞行器其他部件发生共振，极大地降低目标飞行器在轨运行的稳定性，甚至使目标飞行器脱轨失效而造成重大损失。

一般的空间可展结构在展开完成后，展开过程的可动关节会限位锁死。所以对单向展开太阳能板的振动研究，可先将其简化为一整块的柔性板材，按其实际安装的支承形式进行夹装，然后再进行振动测试研究。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的提供一种空间多太阳能板展开结构的振动检测装置，本发明采用多组独立的振动检测系统，同时考虑了多板振动情况下可能存在的板间振动耦合或多板共振。

本发明的次要目的是提供一种空间多太阳能板展开结构的振动检测装置的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种空间多太阳能板展开结构的振动检测装置，包括太阳能板本体部分、振动激励部分、振动检测部分及振动控制部分；

所述太阳能板本体部分包括中心毂、斜拉杆及N块太阳能板，所述N为奇数，所述N块太阳能板设置在中心毂的外圆周，所述太阳能板的一端通过合页铰链与中心毂的底端边缘连接，该端称为固定端，太阳能板的另一端称为自由端，所述斜拉杆的一端与中心毂的顶端连接，其另一端与太阳能板连接；

所述振动激励部分包括激振器、功率放大器及信号发生器，所述激振器的输出顶杆与中心毂连接，信号发生器产生交流信号，经由功率放大器将信号放大驱动激振器产生振动，从而激励太阳能板发生振动；

所述振动检测部分包括压电应变片、电荷放大器、数据采集卡、激光位移传感器、控制器及计算机，所述压电应变片粘贴在太阳能板的表面，激光位移传感器位于太阳能板自由端的下方，压电应变片检测太阳能板的振动信号后输入电荷放大器，通过数据采集卡输入计算机，所述激光位移传感器采集太阳能板自由端的振动位移信号通过控制器传输计算机；

所述振动控制部分包括压电陶瓷促动器及压电放大器，所述压电陶瓷促动器粘贴在太阳能板的表面，计算机根据振动信号得到控制信号，经过压电放大器驱动压电陶瓷促动器。