一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置
阅读说明：本技术 一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置 (Carrier rocket carries with miniaturized high accuracy acceleration measuring device that subtracts ) 是由 胡梦纯 徐挺 孙茂强 高福隆 吴成智 王琳 秦荦晟 刘美霞 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置,其包含接插件、加表模块、电源模块、控制模块和接口模块；所述的接插件与+28V一次电源连接,以及用于供电与数据传输；加表模块包含加速度计,能够敏感加速度信号,并将加速度信号转化为电流信号进行输出；所述的电源模块用于将一次电源转化为二次电源,以对所述的加表模块、控制模块和接口模块供电；所述的控制模块将所述加表模块转化的电流信号转化为数字信号,并采集温度信号、二次电源信号,打包之后通过所述的接口模块对外发送。本发明的减载加速度测量装置即为专用于减载的加速度计测量单机,可实现运载火箭的主动减载,且该装置具备体积小,精度高,适用于工程应用的特点。(The invention discloses a miniaturized high-precision acceleration measuring device for load shedding of a carrier rocket, which comprises a connector, a meter adding module, a power supply module, a control module and an interface module, wherein the connector is connected with the meter adding module; the connector is connected with a +28V primary power supply and is used for power supply and data transmission; the accelerometer module comprises an accelerometer, can sense an acceleration signal and converts the acceleration signal into a current signal for output; the power supply module is used for converting a primary power supply into a secondary power supply so as to supply power to the meter adding module, the control module and the interface module; the control module converts the current signal converted by the meter adding module into a digital signal, collects a temperature signal and a secondary power supply signal, and sends the temperature signal and the secondary power supply signal to the outside through the interface module after packaging. The load shedding acceleration measuring device is an accelerometer measuring single machine special for load shedding, can realize active load shedding of a carrier rocket, and has the characteristics of small volume, high precision and suitability for engineering application.)
技术领域
本发明涉及一种加速度测量装置，更具体的说是一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置。
背景技术
运载火箭在高空区域飞行时，会受到气动载荷的影响，箭体在发动机控制力以及风载的共同作用下会产生弯矩，对箭体的结构强度提出了较高要求。如果能利用主动减载技术，调整火箭飞行姿态，可有效减小高空风对箭体的气动载荷，设计时即可适当降低箭体的结构强度要求，减轻火箭载荷，提高运载能力。
目前工程应用上多使用射前弹道修正法进行减载，通过发射前得到的风速风向测量数据对弹道进行修正，该方法的优点是不增加箭上的设备，缺点是实时性不强，且需要大量气象数据支撑，减载作用有限。
为了提高减载控制的有效性，需设计专用于减载的加速度计测量单机，通过选位确定合适的安装位置，保证尽可能真实地敏感到箭体的视加速度信号，在火箭发射过程中参与实时控制，达到减轻火箭载荷的目的。
现有加速度计测量装置中，加速度计单表虽体积小，但输出信号未经过AD转换，无法满足火箭控制系统使用的精度要求，而惯组虽输出信号精度满足要求，但是单机的体积较大，不满足小型化的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种专用于减载的加速度计测量单机，可精确敏感高空横法向加速度，具备体积小，重量轻，精度高，工艺性强，维护方便等特点，能实现不开盖温度补偿，补偿后零偏指标为1mg，可通过RS-422接口输出数字量信号。
为了达到上述目的，本发明提供了一种运载火箭减载用小型化高精度加速度测量装置，其包含接插件、加表模块、电源模块、控制模块和接口模块；所述的接插件与+28V一次电源连接，以及用于供电与数据传输；所述的加表模块包含加速度计，能够敏感加速度信号，并将加速度信号转化为电流信号进行输出；所述的电源模块用于将一次电源转化为二次电源，以对所述的加表模块、控制模块和接口模块供电；所述的控制模块将所述加表模块转化的电流信号转化为数字信号，并采集温度信号、二次电源信号，打包之后通过所述的接口模块对外发送。
较佳地，所述的加速度计为石英加速度计。
较佳地，所述的电源模块将+28V一次电源转化为±15V、±12V、+5V二次电源，作为所述加表模块、控制模块和接口模块的供电。
较佳地，所述的接口模块用RS-422接口进行对外发送所述的数字信号、温度信号和二次电源信号。
较佳地，所述的接口模块包含RS-422芯片，所述的RS-422芯片采用隔离芯片，使一次电源地与RS-422芯片的信号地隔离，以防止共模电压烧毁接口的RS-422芯片导致接口输出数据异常。
较佳地，所述的加速度测量装置还包含柔性带，所述控制模块与所述的电源模块之间采用柔性带连接。
较佳地，所述控制模块、电源模块与接口模块之间采用接插件对插方式连接。
较佳地，加速度测量装置的正常工作温度范围为-40℃～60℃，正常工作加速度范围为0～±3g，零偏指标为不大于1mg。
本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：
1、模块间的信号连接采用接插件对插以及柔性带连接的方式，节约空间，布局紧凑，便于装配与维修，工艺性强。
2、可通过RSRS-422串口输出加速度数字量信号，便于数据的采集与处理。
3、具备温度采集功能，便于分析加速度计输出与温度的关系，便于进行温度补偿，提高加速度计的零偏指标。
4、具备电压采集功能，可实时监控二次电源信号是否正常，便于判断产品是否工作正常。
5、通过对外接插件烧写温补参数，可省去开盖烧写的步骤，简化产品生产流程。
6、采用接口隔离芯片，使一次电源地与RS-422芯片的信号地隔离，防止共模电压烧毁接口RS-422芯片导致接口输出数据异常，提高接口输出可靠性。
7、正常工作温度范围为-40℃～60℃，正常工作加速度范围为0～±3g，零偏指标为不大于1mg，输出精度高。
附图说明
图1为本发明的加速度测量装置的总体方案示意图。
附图标号说明：
1、接插件；2、加表模块；3、接口模块；4、电源模块；5、控制模块。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
减载加表的方案设计主要从各模块的功能进行考虑，并尽可能在满足功能的基础上减小体积，提高精度，保证产品满足运载火箭的使用需求。
请参阅图1，本发明采取以下技术方案：一种运载火箭用小型化高精度减载加速度测量装置，其包括接插件1、加表模块2、电源模块4、控制模块5、接口模块3。其工作原理如下：
接插件1可实现与+28V一次电源连接，加速度计数据、遥测温度数据、遥测电压数据的输出，温补数据烧写输入等功能，主要为供电与数据传输。接插件1为对外接插件，可通过对外接插件烧写温补参数(温补参数通过对外接插件的输入信号接点经过接口模块3传递至控制模块的FPGA进行烧写)，烧写直接通过接插件进行信号传递，无需开盖烧写。
电源模块4将+28V一次电源转化为对应的±15V、±12V、+5V二次电源，作为加表模块2和控制模块5、接口模块3的供电。
加表模块2包含石英加速度计(加表)，石英加速度计设有石英挠性表头，用于敏感加速度信号，并将加速度信号转化为电流信号(加表模拟信号)进行输出。加表模拟信号经接口模块3中转传递至控制模块5。
所述控制模块5采用AD转换电路将加表模块2的加速度电流信号转化为数字信号，并采集温度信号、二次电源信号，打包之后经FPGA通过接口模块3用RS-422接口进行对外发送。控制模块5设有温度传感器，具备温度采集功能，可获得温度信号，便于分析加速度计输出与温度的关系，便于进行温度补偿，提高加速度计的零偏指标。二次电源信号通过控制模块5中运放与AD组成的采集电路进行采集。EEPROM的作用为存储温补参数。
所述接口模块3接收控制模块5发送的数据，并对外发送。接口模块3包含RS-422芯片，RS-422芯片选择隔离芯片。采用隔离芯片(例如422隔离芯片ADM2682)，使一次电源地与RS-422芯片的信号地隔离，防止共模电压烧毁接口RS-422芯片导致接口输出数据异常，提高接口输出可靠性。
所述控制模块5与电源模块3之间采用柔性带连接，所述控制模块5、电源模块4与接口模块3之间采用接插件对插方式连接。所述加表模块2与控制模块5、接口模块3之间采用接插件对插方式连接。
所述加速度测量装置正常工作温度范围为-40℃～60℃，正常工作加速度范围为0～±3g，零偏指标为不大于1mg，输出精度高。
本发明的减载加速度测量装置即为专用于减载的加速度计测量单机，可实现运载火箭的主动减载。且该装置具备体积小，精度高，适用于工程应用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。