[发明专利]基于微振动的航天器结构在轨健康监测方法、系统、介质及设备

说明书

本发明提供了一种基于微振动的航天器结构在轨健康监测方法、系统、介质及设备，由若干个高频压电式加速度传感器组成传感器网络，通过电缆网与前置放大器、数据采集存储单元连接，将振动数据输入振动监测计算机，组成一套完整系统。由分布安装于航天器结构的高频压电式加速度传感器采集航天器在轨运行时的微振动信号。传感器网络与前置放大器连接，将微振动信号数据输入数据采集存储单元，数据采集存储单元输出数据信号送至计算机，计算机按储备微振动数据信号对输入信号进行处理后求出加速器的工作状态是否正常并给出可能发生的故障部位。本发明解决了航天器结构在轨工作过程中对其进行实时监测和故障分析的问题，弥补了现有技术的不足。

技术领域

本发明涉及在轨健康监测领域，具体地，涉及一种基于微振动的航天器结构在轨健康监测方法、系统、介质及设备。

背景技术

目前航天器研制与发射成本高，在轨服役时间长，工作条件与载荷情况，航天器结构也不可避免地在工作状态下容易发生特定形式的损伤，造成这些损伤的原因包括冲击、连续载荷、腐蚀老化、工作环境的改变等。因此对某些长时间在轨运行的航天器需要能够监控结构的健康状况。

专利文献CN102809423公开了一种卫星在轨微振动测量系统，能够全面掌握卫星主动段和在轨段状态下的振动状态，为后期星体结构优化提供依据、制定合适的振动控制策略和环境考核指标，但未进一步将系统应用于航天器在轨结构健康监测。该专利使用的方法具有明显局限性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种一种基于微振动的航天器结构在轨健康监测方法、系统、介质及设备。

根据本发明提供的一种基于微振动的航天器结构在轨健康监测方法，包括：步骤S1：将高频压电式加速度传感器分布安装于航天器结构的监测部位；由高频压电式加速度传感器组成传感器网络，获取传感器信号信息；步骤S2：根据传感器信号信息，前置放大器将采集的微振动信号放大处理，转入数据采集存储单元进行存储；步骤S3：前置放大器将采集的微振动信号放大处理，转入数据采集存储单元进行存储；步骤S4：数据采集存储单元输出数据信号送至振动监测计算机；步骤S5：振动监测计算机按周期记录的振动信号对输入信号进行快速傅利叶变换，获取微振动信号频谱；步骤S6：对微振动信号频谱进行分析，并与设定阈值比较得出传感器信号是否正常，获取异常推测发生区域信息或者结构在轨健康结果信息。

优选地，所述步骤S1包括：步骤S1.1:由高频压电式加速度传感器网络采集在轨航天器上飞轮、太阳翼、制冷机等活动部件等活动部件正常周期运动产生的微振动信号。

优选地，所述步骤S1还包括：步骤S1.2:根据在轨航天器上活动部件正常周期运动产生的微振动信号，获取传感器信号信息。

优选地，所述步骤S6包括：步骤S6.1:通过神经网络算法对微振动信号频谱进行分析，并与设定阈值比较得出传感器信号是否正常；获取异常推测发生区域信息或者结构在轨健康结果信息,给出异常可能发生的区域作为损伤部位。

根据本发明提供的一种基于微振动的航天器结构在轨健康监测系统，包括：模块S1：将高频压电式加速度传感器分布安装于航天器结构的监测部位；由高频压电式加速度传感器组成传感器网络，获取传感器信号信息；模块S2：根据传感器信号信息，前置放大器将采集的微振动信号放大处理，转入数据采集存储单元进行存储；模块S3：前置放大器将采集的微振动信号放大处理，转入数据采集存储单元进行存储；模块S4：数据采集存储单元输出数据信号送至振动监测计算机；模块S5：振动监测计算机按周期记录的振动信号对输入信号进行快速傅利叶变换，获取微振动信号频谱；模块S6：对微振动信号频谱进行分析，并与设定阈值比较得出传感器信号是否正常，获取异常推测发生区域信息或者结构在轨健康结果信息。

优选地，所述模块S1包括：模块S1.1:由高频压电式加速度传感器网络采集在轨航天器上活动部件正常周期运动产生的微振动信号。