测量监视控制系统在空间环境模拟设备上及应用

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1、测量监视控制系统在空间环境模拟设备上的应用傅胜利（北京卫星环境工程研究所,北京100029）摘要：本文着重介绍了一个新的、应用于环境模拟试验设备的测量、监视、控制系统的设计思路和方法，以求在空间环境模拟设备上实现测监控系统的现代化。关键词:测量;监视;控制1引言为了提高我国航天事业的整体水平，适应日趋激烈的国际、国内竞争，保证地面模拟试验设备高质量的完成军用卫星、小卫星及各星、箭、船零部件的系列热真空环境模拟试验，急需运用现代化的测监控技术和手段来实现对军用星、小卫星及各星、箭、船零部件热真空试验全过程

2、的自动控制、监视和管理。2系统组成空间环境模拟设备的测量、监视、控制系统由四部分组成，即数据采集系统、温度控制系统、监视控制系统和数据传输系统，并将各个系统有机结合，再根据不同的试验任务要求进行灵活的调整和组合，保证所有试验数据的可靠性和试验中对各种数据信息的需求，实现本系统的现代化管理。2.1数据采集系统数据采集系统对温度和真空度数据进行采集、处理，并进行显示、打印、存储等基本操作，同时为其他系统的运行提供准确的参数指标和数据处理依据。因此，我们拟采用具有高可靠性和较强抗干扰能力的北京航天测控公司VX

3、I总线测试产品，配合计算机系统和应用软件来完成试验中的各种数据的采集和处理。VXI总线产品强大的测试功能和高吞吐量的特点，可以有效降低平均每通道的测试成本。VXI实现数据采集示意图如图1所示。本系统真空度的测量是通过真空计直接从真空罐内获取电子信号，再由真空计转换成真空度指标和数字信号并分别送到显示终端和输出口，计算机将获取的数字信号转换成真空度信息送显示终端并存储备用。200路温度数据的采集是由VXI总线数据采集(板)模件通过热电偶获取电子信号并转换成标准数字量输出，通过IEEE-1394BUS传送到

4、PC工作站进行信息处理，然后分别送各显示终端并存储备用。图1本系统VXI总线数据采集需用模件如下：a.E1421B6槽C尺寸机箱,它能同时插5个测量模块（不包括0槽控制器E8491B），能根据每次测量的实际需求，合理配置模块。这种紧凑型机箱具有可靠的电源供应和加压空气的通道冷却，它优点是便携和安装在机柜内的测试应用。b.E8491BC尺寸0槽控制器是消息基命令者器件，支持高性能数据块传送。IEEE-1394PCLink接口（E8491B）是使用外部PC控制器的高性能系统的理想接口。它将PC直接连到VXI

5、背板而不需通过较慢的GPIB接口或命令模块。多机箱可以联接到一个接口提供灵活性和高数据吞吐。c.AgilentE1413C64通道100kSa/s高速扫描A/D转换器，它具备1个模数转换器，多路转换器控制，64K采样存储器（FIFO），板上数字信号（DSP），自动校准和当前值表。E1413C可用于高性能的数据采集和计算机辅助测试应用。这些应用的关键要求是高速扫描，16bits分辨率，高准确度（±0.01%读数），4mV至16V满量程输入，用于快速数据传输的64kSa双端缓冲器（FIFO），用于在线监视的

6、当前值缓冲器和自动的自校准。模拟子系统的独特设计通过16bit模数转换器与64通道差分FET多路切换器的组合而提供了高的通道密度。可使用8块信号调理插卡（SCP），每块最多可有8个通道，从而使E1413C具有多种测量能力。2.2温度控制系统温度控制系统可根据不同产品的试验技术指标中的温度变化梯度进行相应的升、降温和恒温保持。本系统以红外加热笼作为热源，可编程控制电源作为主要功率源，可视化软件和计算机作为指挥控制系统来组合成有效的控温系统，通过网络获取相关信息、参考数据并传送控制指令，最终达到温度控制目的

7、，满足试验要求。温度控制系统连接图和原理说明如图2所示。图2其中作为热源的五路红外加热笼与作为功率源的五路可编程控制电源的输出端口相连接，五路可编程控制电源的控制口通过接口板HP82350A与作为工作站的计算机相连接，工作站直接挂接系统总线。三路大热沉加热带与作为功率源的三路可编程控制电源和工作站及网络的连接同上。温度控制系统由PC工作站承担主控任务，从网络和测试系统获取相关信息（VXI总线系统提供的温度、真空度等）后进行判断分析，然后根据给定参数发出相关指令给可编程控制电源，由可编程控制电源控制五路红

8、外加热笼和三路大热沉加热带，实现各种试验对温度梯度的需求和真空容器从低温状态恢复常温状态。控制软件选用可视化编程语言HPVEE，它提供了模块式的编程工具，数据流显示和程序流显示，使程序的调试非常直观和形象。在仪器控制方面提供了直观的软件面板方式和灵活的直接输出输入方式。还提供了优异的界面设计能力和丰富的显示方式。2.3监视控制系统监视控制系统作为整个试验室监控中心，可以对一系列热真空环境模拟设备进行远程监控，包括真空容器内部试件的各种状态和