AMS-02中的TTCS系统及其监控策略研究.pdf

第24卷第6期 量子电子学报 Vbl．24No．6 2007年11月 CHINESEJOURNALOF ELECTRONICSNOV．2007 QUANTUM 文章编号，i007-5461(2007)06-0752．05 唐承佩-，王自鑫。，倪江群- (1中山大学电子与通信工程系， 广东 广州 510275； 510275 2中山大学光电材料与技术国家重点实验室， 广东广州 ) 摘 thermocontrol 要：硅微条探测器热控制系统(Tracker magnetic 量传导到辐射板以排散到太空．并维持探测器内部温度高度稳定．为提高可靠性，TTCS运行过程监控采取了 结合自保护机制的分层监控实现策略．首先介绍了TTCS系统总体架构及组成；在此基础上着重描述了TTCS 监控硬件平台，并分析了分层监控策略的模型结构和功能分配，硬件实现的自保护机制(Health—guard)进一 步提高了系统运行安全度，最后结合地面模拟测试平台，给出了系统运行测试结果．该监控策略已成功应用在 TTCS原型件设计中． 关键词： 光电子学；阿尔法磁谱仪{硅微条探测器热控制系统；监控策略；自保护机制 中圉分类号：TP302 文献标识码：A 1引 言 第二代阿尔法磁谱仪项目(Thealphamagneticspectrometer 和暗物质，并研究宇宙射线的成分与能谱。其中硅微条轨迹探测器是阿尔法磁谱仪中的关键组件，用于探 测太空中带电粒子的磁场偏转运动轨迹．硅微条探测器的高精度和高信道容量使其附带的电子设备结构较 为复杂，且产生约1“w的热功耗。硅微条探测器热控制系统(TTCS)的设计目的就是将这144W热量 传导到太空板辐射板并维持探测器内部温度高度稳定．TTCS是一种两相回路主动式热控制系统，与单相 回路相比其突出优点是：温度均匀性好，易于实现等温比设计；在相同的传输功率内，两相回路所需的质 量流率比单相回路小，从而降低了驱动功率和流体工质的质量【3，4】．正是这些优点，使未来的大型，载人 航天器的热管型系统均以两相回路为发展目标． 由于太空环境的复杂性，空间轨道上热参数在不断地改变，如何在动态环境下实现对硅微条探测器稳 定地控温，不仅要求有一套精密的导热组件作为硬件平台，还要有复杂的电子系统对这一平台进行综合监 控和管理．因此本文在介绍TTCS系统内部架构、工作原理同时，着重分析了一种面向航天应用的分层监 控策略模型，在设计应用中证明这种监控方案具有控制结构层次清晰，可靠性高的特点． 2 TTCS系统简介 2．1TTCS系统结构 tracker component 以及与之热耦合的TTCS系统的导热组件箱(Thermal 基盘项目：广东省自然科学基金和国家科技部2003年国际科技合作重点项目资助 收稿日期：2006-10-12；恪改日期：200611-20 万方数据 第6期 唐承佩等： AMS02中的TTCS系统及其监控策略研究 是由泵、冷凝器和储液罐等精密导热组件和分布于其上的各种传感器和热控制器件组成，其作用是使二氧 化碳在回路内循环流动，将收集到的热量传导到辐射板辐射至太空。 thermal control 图中右侧是TTCS的电子控制系统，由低层监控电子终端(Track maindata 与专用数据收集计算机(Joint