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中級(jí)會(huì)員 | 第6年

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傳感器
測(cè)試系統(tǒng)
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火箭橇測(cè)試系統(tǒng)的介紹

時(shí)間:2025/3/10閱讀:314
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一、系統(tǒng)概述
火箭橇測(cè)試系統(tǒng)是一種用于高速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的專用平臺(tái),通過火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)滑車在軌道上高速滑行(速度可達(dá)數(shù)馬赫),模擬嚴(yán)苛環(huán)境(如高加速度、氣動(dòng)熱、沖擊振動(dòng)等),主要用于測(cè)試火箭部件、航空設(shè)備、材料性能及引信可靠性等。
核心目標(biāo)

  • 實(shí)時(shí)采集高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的多物理量數(shù)據(jù)(速度、加速度、溫度、應(yīng)變、振動(dòng)等)。

  • 確保系統(tǒng)在嚴(yán)苛條件下的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)完整性。

  • 實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程的安全控制和緊急制動(dòng)。


二、核心組成部分

  1. 火箭橇滑車與軌道系統(tǒng)

    • 滑車結(jié)構(gòu):輕量化高強(qiáng)度材料(如鈦合金、碳纖維),集成傳感器艙、數(shù)據(jù)記錄單元和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

    • 軌道設(shè)計(jì):精密鋼軌或磁懸浮軌道,配備激光測(cè)速系統(tǒng)和制動(dòng)裝置(液壓制動(dòng)或沙箱緩沖)。

    • 動(dòng)力系統(tǒng):固體/液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),推力可調(diào),支持短時(shí)高加速(>100g)。

  2. 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

    • 超高速DAQ(采樣率≥1MS/s,如NI PXIe-5172),支持同步多通道采集。

    • 抗沖擊存儲(chǔ)模塊(黑匣子),內(nèi)置冗余電源和SSD(≥1TB)。

    • 加速度:壓電式加速度計(jì)(頻響>10kHz,量程±5000g,如Endevco 7270A)。

    • 溫度:高速紅外熱像儀(幀率>1kHz)或薄膜熱電偶(響應(yīng)時(shí)間<1ms)。

    • 應(yīng)變/振動(dòng):光纖光柵傳感器(抗電磁干擾,適合高動(dòng)態(tài)環(huán)境)。

    • 傳感器選型

    • 采集設(shè)備

  3. 同步與時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)

    • 時(shí)間基準(zhǔn):GPS/北斗授時(shí)模塊(納秒級(jí)同步精度),確保多傳感器數(shù)據(jù)時(shí)間對(duì)齊。

    • 觸發(fā)機(jī)制:激光測(cè)速觸發(fā)啟動(dòng),或通過FPGA實(shí)現(xiàn)硬件級(jí)同步控制。

  4. 安全與控制系統(tǒng)

    • 緊急制動(dòng):冗余制動(dòng)設(shè)計(jì)(電磁制動(dòng)+機(jī)械制動(dòng)),通過高速攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滑車狀態(tài)并觸發(fā)急停。

    • 環(huán)境監(jiān)測(cè):軌道溫度監(jiān)測(cè)(防過熱變形)、氣象傳感器(風(fēng)速/濕度影響修正)。

    • 遠(yuǎn)程操控:基于光纖通信的遠(yuǎn)程控制站,人員撤離至安全區(qū)域操作。

  5. 數(shù)據(jù)處理與可視化

    • 高動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)重建(如沖擊響應(yīng)譜分析)。

    • 多物理量耦合分析(如氣動(dòng)熱與結(jié)構(gòu)變形關(guān)聯(lián))。

    • 實(shí)時(shí)處理:邊緣計(jì)算單元(如NVIDIA Jetson AGX)執(zhí)行數(shù)據(jù)降噪和特征提取。

    • 后處理分析

    • 可視化:3D軌跡重建(結(jié)合IMU數(shù)據(jù))、熱力學(xué)云圖生成。


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