传感器背锅?以色列首次登月失败源于加速传感器故障

4月19日,以色列非营利性太空组织SpaceIL日前公布的初步调查显示,以色列首个登月探测器“创世纪”号未能按计划成功登月,主要原因是探测器内一个加速传感器发生了故障。

传感器背锅?以色列首次登月失败源于加速传感器故障_行业应用_LEDs

根据初步调查,在登陆月球表面的数分钟之前,这个加速传感器发生了故障。虽然控制室立刻向传感器发送指令试图排除故障,但还是出现主引擎突然关闭、探测器无法及时“刹车”以确保缓慢着陆等连锁反应。


据了解,加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中,通过对质量块所受惯性力的测量,利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同,常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。


线加速度计的原理是惯性原理,也就是力的平衡,A(加速度)=F(惯性力)/M(质量) 我们只需要测量F就可以了。怎么测量F?用电磁力去平衡这个力就可以了。就可以得到 F对应于电流的关系。只需要用实验去标定这个比例系数就行了。当然中间的信号传输、放大、滤波就是电路的事了。


多数加速度传感器是根据压电效应的原理来工作的。


所谓的压电效应就是 "对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外,还将改变晶体的极化状态,在晶体内部建立电场,这种由于机械力作用使介质发生极化的现象称为正压电效应 "。


一般加速度传感器就是利用了其内部的由于加速度造成的晶体变形这个特性。由于这个变形会产生电压,只要计算出产生电压和所施加的加速度之间的关系,就可以将加速度转化成电压输出。当然,还有很多其它方法来制作加速度传感器,比如压阻技术,电容效应,热气泡效应,光效应,但是其最基本的原理都是由于加速度产生某个介质产生变形,通过测量其变形量并用相关电路转化成电压输出。每种技术都有各自的机会和问题。


压阻式加速度传感器由于在汽车工业中的广泛应用而发展最快。由于安全性越来越成为汽车制造商的卖点,这种附加系统也越来越多。压阻式加速度传感器2000年的市场规模约为4.2亿美元,根据有关调查,预计其市值将按年平均4.1%速度增长,至2007年达到5.6亿美元。这其中,欧洲市场的速度最快,因为欧洲是许多安全气囊和汽车生产企业的所在地。


压电技术主要在工业上用来防止机器故障,使用这种传感器可以检测机器潜在的故障以达到自保护,及避免对工人产生意外伤害,这种传感器具有用户,尤其是质量行业的用户所追求的可重复性、稳定性和自生性。但是在许多新的应用领域,很多用户尚无使用这类传感器的意识,销售商冒险进入这种尚待开发的市场会麻烦多多,因为终端用户对由于使用这种传感器而带来的问题和解决方法都认识不多。


如果这些问题能够得到解决,将会促进压电传感器得到更快的发展。2002年压电传感器市值为3亿美元,预计其年增长率将达到4.9%,到2007年达到4.2亿美元。


使用加速度传感器有时会碰到低频场合测量时输出信号出现失真的情况,用多种测量判断方法一时找不出故障出现的原因,经过分析总结,导致测量结果失真的因素主要是:系统低频响应差,系统低频信噪比差,外界环境对测量信号的影响。 所以,只要出现加速度传感器低频测量信号失真情况,对比以上三点看看是哪个因素造成的,有针对性的进行解决。


该组织首席执行官伊多·安特比对媒体表示,指令并没有直接导致主引擎关闭。控制室随后6次试图重启引擎,但都没有成功。


安特比说,在启动登月程序之前的整个飞行过程中,探测器一直按照预期工作,未出现过传感器故障。

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“创世纪”号由SpaceIL设计,在以色列航空航天工业公司、以色列科技部等机构支持下建成。它高1.5米,直径2米,重约600千克。“创世纪”号2月21日搭乘美国太空探索技术公司“猎鹰9”火箭升空,4月4日进入月球轨道,原计划4月11日登月。但在准备登月数分钟前,探测器与地面失去联系,撞向月球表面。


在登月失败后,该组织的工程师12日分析认为,探测器在距离月球表面约14公里的时候首次出现问题,在离月球表面仅150米的时候,探测器就完全失去了与地面控制室的联系,而此时探测器还以每小时500公里的速度在运行,导致“不可避免”地撞向月球表面。


该组织董事长莫里斯·卡恩13日表示,将建造“创世纪2”号探测器,再次尝试登月。

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