大推力振動試驗系統電流監測轉換器的制作方法

本發明屬于航天器力學環境試驗領域，具體涉及電流監測轉換部件，其可以在多振動臺并激的大推力振動試驗系統中用于實時將多個振動臺電流傳感器輸出的弱電流信號轉換成可供控制系統測量的電壓信號。

背景技術：

隨著中國航天技術的不斷發展，研制的各類新型航天器產品逐漸誕生。為確保航天器的發射成功及在軌的正常運行，航天器的部組件、各分系統及整器產品均需在振動試驗設備上進行力學環境試驗的考核。然而有些大型航天器產品質量大，驗收或鑒定試驗量級高，目前市場上單個振動的推力無法完成其力學試驗，需要采取多臺并激的方式提高振動臺系統的整體推力。通常400kN及以上推力的試驗系統定義為大推力振動試驗系統。

航天器力學試驗中為準確評估大推力振動試驗系統的輸出推力，需要獲取系統運行期間電流的完整信息。目前市場上大推力振動試驗系統試驗期間的電流信息通過功率放大器面板上的數字顯示表進行顯示，試驗人員只能靠目測記錄整個試驗過程中的最大峰值電流，而無法實時記錄電流隨試驗頻率變化的過程曲線，存在記錄數據精度低，信息記錄不完整等問題。

同時在多臺并激大推力振動試驗系統中，如果連鎖保護不到位而又沒有完整的電流監測，即使有一個振動臺發生故障，由于其他振動臺運動，振動控制系統自檢也能通過。在此情況下進行力學試驗，會因振動試驗系統受力不均勻，存在導向軸承及航天器產品損壞的巨大風險。如果大推力振動試驗系統中能將全部電流信息提供給振動控制系統進行監測，這種巨大風險在振動控制系統自檢時就能進行早期排除，并做到全程監控，有效規避單個振動臺出現故障或輸出反相的風險。

因此，在航天器力學試驗中為準確評估振動臺的輸出推力，同時為防止多臺并激大推力振動試驗系統中單個振動臺出現故障或輸出反相，對多臺并激大推力振動試驗系統的電流信號進行實時監測和全過程記錄顯得尤為重要。

技術實現要素：

本發明的發明目的在于提供一種模塊化，系統化的用于大推力振動試驗系統中的電流監測轉換器，該轉換器結構簡單，成本低，能夠方便地實現大推力振動試驗系統中電流轉換。本發明的電流監測轉換器能夠將多臺并激大推力振動試驗系統中多個振動臺電流傳感器輸出的弱電流信號轉換成電壓信號，供控制系統或測量系統進行采集、分析及評估，便于力學輸入條件準確制定。

本發明的通過如下的技術方案實現：

大推力振動試驗系統電流監測轉換器，主要包括殼體和內置的上下兩層電路組成，上層電路用于測量垂直振動試驗系統振動臺的電流信號，下層電路用于測量水平振動試驗系統振動臺的電流信號；每層電路主要包括若干組并聯的信號輸入端和高精度電阻以及信號輸出端，24V電源。每個信號輸入端端口為3個信號，分別為電流傳感器供電正極、供電負極、輸出弱電流信號；輸出信號端的每個端口為2個信號，分別為電壓正極及接地，24V電源直接放置在殼體內，24V電源正負極直接連接電流傳感器的供電正極和供電負極，電流傳感器輸出弱電流信號經過高精度電阻后回至24V電源的地線，電流監測轉換器輸出端測量的電壓即為弱電流信號流過高精度電阻時其兩端的電壓信號。

其中，所述若干組為2-6個。

其中，24V電源是用于將外部的220V電壓直接轉換成可供電流傳感器使用的24V電源。

其中，電流監測轉換器的殼體上設置有三級切換開關，開關切換至某一狀態為垂直振動試驗系統電流傳感器供電，切換為另一狀態為水平振動試驗系統電流傳感器供電，開關切換至中間狀態處于兩套振動試驗系統電流傳感器均不供電。

與現有的電流監測轉換方式相比，本發明的大推力振動試驗系統電流監測轉換器可將多臺并激大推力振動試驗系統中多個振動臺電流傳感器輸出的弱電流信號轉換成電壓信號，供控制系統或測量系統進行采集、分析及評估，便于力學輸入條件準確制定，同時通過三級切換開關的使用，能夠方便地進行不同操作狀態下振動試驗條件的切換，且操作便捷、集成性高、穩定可靠、電流轉換精準，極大地提高了航天器力學環境試驗水平。

附圖說明

圖1為本發明的大推力振動試驗系統電流監測轉換器單層電路圖。

具體實施方式

以下介紹的是作為本發明內容的具體實施方式，下面通過具體實施方式對本發明內容作進一步的闡明。當然，描述下列具體實施方式只為示例本發明的不同方面的內容，而不應理解為限制本發明范圍。

通常，航天器振動試驗一般按X/Y/Z三個軸依次進行。為提高力學試驗效率，建設了垂直和水平兩套大推力試驗系統。垂直大推力振動試驗系統由4個35噸振動臺系統組成，水平大推力振動試驗系統由2個35噸振動臺組成。為便于監測兩套大推力試驗系統的電流信號，發明了電流監測轉換器，本發明的電流監測轉換器的單層電路圖如圖1所示，其中，大推力振動試驗系統電流監測轉換器，主要包括殼體和內置的上下兩層電路組成，上層電路用于測量垂直振動試驗系統振動臺的電流信號，下層電路用于測量水平振動試驗系統振動臺的電流信號；每層電路主要包括若干組并聯的信號輸入端和高精度電阻以及信號輸出端，24V電源、每個信號輸入端端口為3個信號，分別為電流傳感器供電正極、供電負極、輸出弱電流信號；輸出信號端的每個端口為2個信號，分別為電壓正極及接地，24V電源直接放置在殼體內，24V電源正負極直接連接電流傳感器的供電正極和供電負極，電流傳感器輸出弱電流信號經過高精度電阻后回至24V電源的地線，電流監測轉換器輸出端測量的電壓即為弱電流信號流過高精度電阻時其兩端的電壓信號。

在一具體的實施方式中，本發明在單層電路中采用了4組并聯的信號輸入端，上層電路用于測量垂直振動試驗系統4個35噸振動臺的電流信號，下層電路用于測量水平振動試驗系統2個35噸振動臺的電流信號。每層電路均提供4個信號輸入端、4個信號輸出端。下層剩余的2個信號輸入端、2個信號輸出端用于備份。每個信號輸入端口為3個信號，分別為電流傳感器供電正極、供電負極、輸出弱電流信號；輸出信號端為4個，每個端口為2個信號，分別為電壓正極及接地。24V電源可直接放置在電流監測轉換器內，它將外部的220V電壓直接轉換成可供電流傳感器使用的24V電壓。24V電壓正負極直接連接電流傳感器的供電正極和供電負極。電流傳感器輸出弱電流信號經過高精度電阻后回至24V電源的地線。電流監測轉換器輸出端測量的電壓即為弱電流信號流過高精度電阻時其兩端的電壓信號。由于選取的24V電源功率有限，一般只允許其對垂直4個35噸振動試驗系統的4個電流傳感器供電或對水平2個35噸振動試驗系統的2個電流傳感器供電。因此在電流監測轉換器的前面板上設置三級切換開關，開關切換至左邊為給垂直振動試驗系統的4個電流傳感器供電，開關切換至右邊為給水平振動試驗系統的2個電流傳感器供電，開關切換至中間為兩套振動試驗系統電流傳感器均不供電。

大推力振動試驗系統的電流傳感器可測量電流上限為2000A，對應的輸出弱電流為400mA，而一般控制或測量系統可測量的電壓均在±10V以內，因此電阻阻值選為25Ω，控制系統或測量系統內通道設置靈敏度為5mv/A。

在實際使用過程中，該大推力振動試驗系統電流監測轉換器的長×寬×高尺寸分別為300mm×200mm×100mm。該產品操作便捷、集成性高、穩定可靠、電流轉換精準，已在某大型航天器力學環境試驗中成功應用。

盡管上文對本發明的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。