一、衛(wèi)星驗證測試試驗的行業(yè)背景

在開發(fā)新衛(wèi)星的過程中，從設(shè)計、仿真、驗證直至制造與部署，每一個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。航天業(yè)正在面臨最初的太空競賽以來最激烈的競爭，許多公司在加速發(fā)展太空探索能力，希望在抵御新風險的同時，實現(xiàn)更大規(guī)模和更低的成本，鑒于衛(wèi)星在國家的戰(zhàn)略地位以及潛在的市場經(jīng)濟價值，對于衛(wèi)星的生產(chǎn)測試實驗。

二、衛(wèi)星驗證測試試驗的監(jiān)測目的

在正式發(fā)射之前，必須在地面驗證航天器能否承受運載火箭發(fā)射過程中的動力學載荷。航天器在實際發(fā)射過程中會處于一個非常惡劣的動力學環(huán)境，在這種動力學環(huán)境下，航天器會承受非常的動力學載荷，比如運載火箭一二級分離時產(chǎn)生的沖擊、火箭發(fā)動機產(chǎn)生的振動以及整流罩摩擦空氣產(chǎn)生的噪聲。只有在航天器進入軌道后，其所處的動力學環(huán)境才會得以改善。

航天器動力學環(huán)境試驗覆蓋的頻率范圍很廣，涉及多種不同的試驗類型，如正弦、隨機振動、聲學和沖擊。動力學環(huán)境試驗使用的設(shè)備包括：振動臺、滑臺、混響室、揚聲器、跌落臺和熱沖擊試驗臺等。這些試驗的特點不盡相同，所以給試驗部門帶來了很大的壓力。首先，試驗部門需要有足夠的試驗人員和技術(shù)能力以掌握所有試驗的流程和方法。此外，試驗部門還要考慮試驗設(shè)備的投資成本，因為每種試驗都有特定的測試和分析要求。

除了環(huán)境試驗外，模態(tài)試驗和微振動試驗也是航天試驗的重要組成部分。模態(tài)試驗有助于驗證衛(wèi)星或運載火箭的有限元模型，以便進行更準確的仿真分析。由飛輪等擾振源所引起的微振動會影響精密設(shè)備的運行，如光學或激光設(shè)備。

三、衛(wèi)星振動環(huán)境試驗

衛(wèi)星振動試驗（包括正弦或隨機）的目的，是在振動臺上復現(xiàn)運載火箭發(fā)射過程中，航天器所處的振動環(huán)境。試驗中，由控制系統(tǒng)發(fā)出驅(qū)動信號，然后由功率放大器將驅(qū)動信號放大， 并將電信號傳輸給振動臺，最終由振動臺將電信號轉(zhuǎn)化為振動，驅(qū)動航天器進行振動試驗。振動臺和航天器之間安裝有控制傳感器，傳感器的振動信號會實時反饋到控制系統(tǒng)，控制器會基于反饋信號對振動臺進行實時的閉環(huán)控制。在振動環(huán)境試驗中，除了對振動臺進行控制外，如果響應(yīng)點的振動量級超標，還要對響應(yīng)點進行限幅。當響應(yīng)點振動的量級觸發(fā)限幅控制時，控制系統(tǒng)就會降低驅(qū)動電平，保護航天器不會因為試驗而發(fā)生損壞。的控制系統(tǒng)會內(nèi)置非常多的安全參數(shù)，包括自檢、限幅和中止上下限等功能。

四、衛(wèi)星驗證測試試驗森瑟科技傳感器產(chǎn)品

1，雙安裝孔三軸IEPE加速度傳感器732A：

732A系列產(chǎn)品是一款為水下應(yīng)用設(shè)計的IEPE三軸加速度傳感器，采用剪切模式運行的壓電陶瓷作為敏感元件，具有寬頻帶響應(yīng)特性。此IEPE加速度傳感器通過結(jié)合優(yōu)質(zhì)的晶體和低噪聲微電子元件傳感信號，與其他敏感元件相比在工作溫度范圍內(nèi)獲得了超低的溫度靈敏度變化/響應(yīng); 剪切模式技術(shù)同樣保證了的基座靈敏度應(yīng)變誤差。732A系列產(chǎn)品采用激光焊接鈦合金金屬外殼，并將線纜集成一體輸出以便產(chǎn)品在水下使用。出色的振幅和相位頻率響應(yīng)，使得此產(chǎn)品非常適合結(jié)構(gòu)驗證、零件測試、跌落測試和實驗室水力學測試。微型立方體結(jié)構(gòu)使得測試工程師可以很方便的同步測量三個相互垂直軸向的加速度，測試數(shù)據(jù)可靠，長期穩(wěn)定。

2、微型三軸IEPE加速度傳感器730A:

730A系列產(chǎn)品是一款I(lǐng)EPE三軸微型加速度傳感器，該型號采用剪切模式工作的壓電陶瓷作為敏感元件，具有超寬頻帶響應(yīng)特性。此IEPE加速度傳感器通過結(jié)合優(yōu)質(zhì)的晶體和低噪聲微電子元件產(chǎn)生信號，與其他敏感元件相比在工作溫度范圍內(nèi)獲得了超低溫度靈敏度變化/響應(yīng); 剪切模式技術(shù)同時保證了的基座靈敏度應(yīng)變誤差。730A系列產(chǎn)品采用激光焊接鈦合金金屬外殼和玻璃密封4針輕型接頭的結(jié)構(gòu)（或整線輸出）以供輕型、寬頻帶應(yīng)用。出色的振幅和相位頻率響應(yīng)，使得此產(chǎn)品非常適合結(jié)構(gòu)驗證、零件測試、跌落測試和實驗室水力動力學測試。微型立方體結(jié)構(gòu)使得測試工程師可以很方便的同步測量三個相互垂直軸向的加速度，測試數(shù)據(jù)可靠，長期穩(wěn)定。

3，高沖擊加速度傳感器411:

411型號加速度傳感器基于的壓阻MEMS傳感技術(shù)元件加工，提供出色的動態(tài)范圍和穩(wěn)定性。這種壓阻加速度傳感器是為沖擊測量而設(shè)計的堅固型無阻尼測量裝置。內(nèi)置蝕刻硅芯片布置了包含慣性質(zhì)量塊和應(yīng)變計的主動四臂惠斯通橋電路。該元件的質(zhì)量輕、極小的尺寸和的結(jié)構(gòu)可以提供高共振頻率，同時具有低阻抗、高過載、低相移和零阻尼等特性。該類型傳感器的高諧振頻率特點使得它們在高沖擊脈沖后的高頻信號下不會共振損壞，相反具有較低諧振頻率的加速度傳感器就可能會遭到破壞。高諧振頻率和零阻尼也允許加速度傳感器響應(yīng)快速信號、短持續(xù)時間的激波運動。同時該傳感器頻率響應(yīng)可以向下擴展到靜態(tài)或低頻加速度，因此該傳感器也是測量長時間變化信號的理想選擇。411型采用了堅固可靠的結(jié)構(gòu)，大大降低了電纜接線和沖擊損壞的概率。

4、耐高溫電荷輸出加速度傳感器372P

372P系列產(chǎn)品是一款耐高溫的壓電加速度傳感器，其特點是采用壓縮模式的陶瓷晶體為敏感元件，具有高分辨率輸出信號的特性。此加速度傳感器基于壓電陶瓷的特性通過低噪聲線纜輸出電荷信號，信號地與外殼隔離。外殼采用高溫合金，通過激光焊接工藝實現(xiàn)產(chǎn)品的密封性；輸出連接頭采用微型玻璃絕緣連接器以滿足不同環(huán)境下使用時輸出的穩(wěn)定性。

372P產(chǎn)品底部有提供測試用10-32的螺紋孔，另外還提供三角方位的安裝通孔腳用于螺栓安裝，可以用M4螺釘將加速度傳感器固定于被測對象上。372P系列加速度傳感器具有寬頻帶響應(yīng)和耐高溫的特性，所以適用于在高溫環(huán)境下測量動態(tài)加速度及振動的場合。另外，森瑟科技還提供與接頭配套的線纜。

整星在地面上要用振動試驗臺做以下幾種測試：正弦振動，隨機振動，噪聲和沖擊。分別來模擬不同的振動環(huán)境。但整星力學試驗通常不是按上述正弦振動，隨機振動和噪聲測試的條件來進行，主要原因是噪聲和隨機條件具有部分重疊性，既做噪聲又做隨機，一方面會對衛(wèi)星造成不必要的積累疲勞，另一方面也會增加試驗成本。因此，對于一顆衛(wèi)星，有必要對兩種差異進行分析，然后確定整星力學試驗項目的選取和試驗條件的剪裁，實現(xiàn)力學試驗的化。

整星在地面的時候，通過設(shè)計的一系列條件，用振動試驗臺來做相應(yīng)的試驗，來模擬火箭發(fā)射環(huán)境，提前發(fā)現(xiàn)振動對衛(wèi)星的影響，進而改進設(shè)計，完善保障體系，提高衛(wèi)星發(fā)射的可靠性。