[发明专利]一种空间环境下水滴测量系统

说明书

本发明涉及一种空间环境下水滴测量系统，包括机械支撑结构、光电探测模块、信号处理模块以及信息输入输出模块，机械支撑结构提供安装的平台，为各种元器件提供支撑和固定；光电探测模块对水滴信息进行获取，通过能量探测法或成像法检测对水滴的透射光和水滴的折反射光进行探测；信号处理模块根据光电探测系统获得的原始数据解算得到水滴大小信息，并控制输出模拟电压；信息输入输出模块实现系统的供电以及数据通信。本发明该测量系统体积小、重量轻，具有较高的可靠性和稳定性，可满足太空环境失重及重量体积要求严格条件下的生命保障系统的运行安全。

技术领域

本发明属于目标特性分析、目标探测、目标识别技术领域，涉及一种空间环境下水滴测量系统。

背景技术

环境控制与生命保障系统是任何载人航天器必备的系统。是区别航天器是否是载人航天器的显著标志，是航天技术从无人航天向载人航天发展必须首先要突破的关键技术之一。其中环境控制系统，即俗称的空调系统，是飞船上十分重要又相当复杂的系统，是直接关系到航天员身体健康和生命安全的系统，也是关系到航天任务能否圆满完成的重要系统。

空调系统的基本任务是在密封舱(飞船轨道舱、返回舱)内为航天员创造一个基本的生活条件和适宜的工作环境，包括：

1)确保返回舱和轨道舱内具有合适的大气总压和氧分压；

2)提供航天员代谢所需的氧气；

3)排除航天员代谢产生的CO₂；

4)控制返回舱和轨道舱内气体的温度、湿度，为航天员提供合适的温湿度环境和舱内通风条件；

5)为航天员提供饮水，实施供水、冷凝水管理和食品管理；

6)收集和处理航天员生理代谢产生的废物和舱内其他废弃物；

7)具有烟火探测能力，并备有相应的灭火措施；

8)飞船发生压力应急时，实施压力应急转换，保障着航天服的航天员生命安全。

飞船的空调系统最主要的功能是将航天员工作环境中产生的水气冷凝、滤除，以保证航天员所处环境内的空气的温度、湿度。

但如果空调系统出现故障(如过滤器损坏)或者停止工作时，较大的水滴就会循环进入飞船环境中，这样不仅危及航天员的生命，而且还会破坏舱内的电子设备，影响航天任务的实施。

现有技术通常在管道中添加滤网，该种方法为接触式测量，通过二维来检测水滴大小，只能实现一个方向测量，测量准确度差，不具备立体多方向同时测量能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种空间环境下水滴测量系统，通过使用激光照明，并对激光束形状进行约束，生成片光束，激光束穿过水滴后，使用探测器对激光能量进行接收，通过测量能量衰减量，得到水滴大小信息。

本发明解决技术的方案是：

一种空间环境下水滴测量系统，包括机械支撑结构、光电探测模块、信号处理模块以及信息输入输出模块，

机械支撑结构提供安装的平台，为各种元器件提供支撑和固定；

光电探测模块对水滴信息进行获取，通过能量探测法或成像法检测对水滴的透射光和水滴的折反射光进行探测；

信号处理模块根据光电探测系统获得的原始数据解算得到水滴大小信息，并控制输出模拟电压；

信息输入输出模块实现系统的供电以及数据通信。

进一步的，水滴透射能量测量所用装置包括激光片光光源系统和能量接收器，激光片光光源系统产生入射光穿过管道内的气体，在管道另一侧接收，再经过光电转换后形成电信号，根据输出端电信号的强弱变化确定水滴大小的值。