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基于PVDF压电传感器的空间微小碎片探测系统规划研究

张庆志  
【摘要】:空间微小碎片探测系统是一种基于PVDF传感器技术和采集存储技术的用于探测空间微小碎片信息的系统。空间碎片探测是人类宇航系统不可或缺的一部分,并随着人类宇航系统的不断发展,空间碎片探测的作用愈加凸显。空间微小碎片探测系统的研制是航天器设计中空间防护的需要,是为未来空间站提供安全保障的需要,更是对太空环境负责任大国的有力例证。 空间碎片探测系统主要由探头单元和电路系统单元组成。探头单元主要由探头框架结构和PVDF传感器组成,其主要功能是通过与空间碎片撞击而产生电荷信号。电路系统单元的主要功能是实现对探头输出电荷信号的采集和存储,主要由电荷放大器模块,滤波调理电路模块,比较器模块,峰值保持器模块,模拟开关模块,模数转换模块,存储模块,FPGA控制模块组成。通过对采集的数据进行分析,进一步可以反演出碎片的基本性质。 本课题研究的主要内容是首先深入广泛地对空间微小碎片的构成、分布模型和与航天器撞击情况进行调研,然后确定基于PVDF压电传感器的空间微小碎片探测系统的主要探测目标和基本技术指标;第二,在深入广泛地调研国内外在空间碎片探测器方面的研究成果的基础上,尤其是对探测器发展造成深远影响的型号,提出自己的微小碎片探测系统方案;第三,对探测系统的设计方案进行实现,完成探头和电路系统箱的制作,应用系统研制过程中的关键技术;第四,对空间微小碎片探测系统进行初步的相关实验,并对相关试验数据进行分析和总结。最后,对全文进行总结和展望,总结工作中的经验和不足,提出进一步的改进目标。


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