基于改进型马特拉方法的航天继电器多余物检测方法研究

摘要

航天系统和国防系统的可靠性与航天继电器的可靠性息息相关。多余物问题是制约航天系统和国防系统快速发展的一个重要因素。颗粒碰撞噪声(PIND)方法是多余物检测的重要手段，但对于质量小、密度软和吸附性强的多余物颗粒基本无效。马特拉(MATRA)方法对这类多余物颗粒有一定的检测能力，但由于其检测参数单一，没有对力学试验条件进行深入研究，对这类多余物颗粒激活能力不足，导致多余物检出概率很低。针对以上问题，本文在MATRA方法的基础上，研究一种改进型MATRA多余物检测方法，从检测原理、检测装置、力学试验条件和数据分析方法四个方面展开深入研究。
　　针对 MATRA方法检测参数单一的问题，研究多余物颗粒对继电器参数的影响，确定改进型 MATRA多余物检测方法的检测参数。在掌握典型航天继电器结构特征的基础上，分析继电器振动过程中内部多余物颗粒运动轨迹，选取对继电器特征参数造成影响的典型位置，结合有限元法分析多余物对航天继电器特征参数的影响，根据其发生概率和危害程度大小确定改进型 MATRA方法的检测参数。
　　针对质量小、密度软和吸附性强的多余物颗粒，PIND方法检测效果差的问题，研制适用于此类颗粒检测的改进型 MATRA多余物检测装置，检测继电器特征参数发生异常判断多余物信息。参考国内外军用标准中关于继电器参数测量的规定，设计精密电源电路，为装置提供可靠、稳定的测试电压；合理选择振动与控制系统，提供可靠稳定的力学条件；设计多通道采集系统，保证数据准确、可靠的同步传输；使用VC++编写上位机软件，具有自动测试和数据分析等功能。
　　针对 MATRA方法的力学试验条件对吸附性较强的多余物颗粒激活能力不足的问题，结合 PIND和MATRA方法的现有力学试验条件，提出一种带有冲击条件的改进型 MATRA方法的力学试验条件。从静电吸附和冲击损伤两个角度出发，研究振动条件和冲击条件对继电器参数的影响规律，并通过实验确定改进型MATRA方法的下限振动条件和上限冲击条件。
　　针对传统的阈值法无法充分利用特征参数序列的先验信息的问题，提出基于变异系数法和概率分布法的多余物识别方法。采用变异系数法描述特征参数序列分散性，该方法较传统阈值法相比适用性更强；依据样本数据的正态分布规律和检测参数的分布区间，采用概率分布法得到存在多余物的概率信息；最后，制定检测流程与失效判据，并通过实验验证了改进型 MATRA多余物检测方法的有效性，检测准确度约为10％。
　　本文研究的改进型 MATRA多余物检测方法，扩展了多余物检测信息的来源，改善了MATRA方法中的力学试验条件，增强了对多余物颗粒的激活效果，提高了微小多余物检出概率。该方法可以作为PIND方法的有效补充。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 多余物检测方法的研究现状

1.3 多余物检测试验条件的研究现状

1.4 国内外研究成果综述简析

1.5 本文主要研究内容

第2章 多余物对航天继电器参数影响的仿真研究

2.1 引言

2.2 改进型MATRA多余物检测方法基本原理

2.3 典型航天继电器结构特征

2.4 衔铁与极靴间多余物对继电器参数影响的建模分析

2.5 触点间多余物对继电器接触电阻影响的建模分析

2.6 多余物对航天继电器参数影响的实验分析

2.7 本章小结

第3章 改进型MATRA多余物检测装置设计

3.1 引言

3.2 总体方案设计

3.3 系统硬件电路设计

3.4 检测装置的算法设计

3.5 上位机软件设计

3.6 本章小结

第4章 改进型MATRA方法力学试验条件研究

4.1 引言

4.2 改进型MATRA力学试验条件研究基础

4.3 静电吸附理论与冲击损伤理论

4.4 下限振动条件的实验研究

4.5 上限冲击条件的实验研究

4.6 本章小结

第5章 改进型MATRA多余物检测方法

5.1 引言

5.2 振动条件对继电器电参数影响的实验研究

5.3 改进型MATRA多余物检测方法的数据分析算法

5.4 改进型MATRA方法的检测流程与失效判据

5.5 实验验证

5.6本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢