点赞火箭地面试验进入“无线”时代 效率提高10倍

日前，我国首批航天级小型无线传感器系列产品在中国运载火箭技术研究院（以下简称“火箭院”）702所问世，并成功用于运载火箭、“神舟”飞船等航天产品的地面试验中，标志着我国运载火箭地面试验进入“无线”时代；同时也意味着我国在“物联网”基础设备领域取得重大突破。

火箭地面试验曾受制于“线”

传感器可以“感知”加速度、形变、位移、速度、力、温湿度等信息，进而传递给计算机进行处理，是开展大型地面试验的必需设备。

小型无线传感器研制团队负责人孙海波介绍：“以前，运载火箭的地面试验用的都是有线传感器。特别是模态试验，动辄要在火箭上安装数百个传感器，线缆密密麻麻，仅是布线就要半个月到一个月的时间。万一出现线缆故障，还得费时费力地排查。”

△长征五号运载火箭全箭模态试验

更重要的是，繁杂而沉重的线缆可能会干扰试验数据的传输，甚至影响试验本身。“随着火箭院型号的发展和702所业务的拓展，我们遇到的试验也越来越复杂。”孙海波说：“譬如，在一些试验中，需要让试验件旋转，不可能再拖着线缆。有一种‘滑环式’连线虽可应付，但噪声又太大。要高效地测量信息、高质量地传输信号，就必须使用无线传感器。因此，702所决定自主研发航天级小型无线传感器。”

小型无线传感器性能

远超传统产品

经过团队不懈努力和大力攻关，火箭院702所成功开发出小型无线加速度传感器、应变传感器、角速率传感器、温湿度传感器等系列化产品，甩掉了线缆束缚，体积小，重量轻，火箭“戴着”毫无压力。孙海波说：“在大型试验中，由于省去了数十天的布线时间，小型无线传感器只需几天就可安装完毕，效率提高了10倍左右，如果算上不会‘断线’等优势，那效率就更高了。”

△航天级小型无线加速度传感器

当然，获取数据才是传感器的核心使命。小型无线传感器“身躯”小巧，但“眼观六路、耳听八方”的本领却远超传统无线传感器，接近甚至超过有线传感器。

△小型无线加速度传感器与一元硬币对比

首先，由于消除了长电缆带来的干扰，小型无线传感器的测量精度优于传统测量产品。譬如，一个庞大的试验件，哪怕只出现头发丝那么大的形变，无线应变传感器也能敏锐地捕捉，可谓“明察秋毫”。另外，在大型试验中，会有上百个传感器“并肩战斗”，它们动作的一致性称为“同步精度”。702所小型无线传感器的同步精度已缩短到10微秒，真正做到整齐划一，令行禁止，超过某国外产品32微秒的水平，完全胜任于地面模态试验。

孙海波说：“在数据存储容量上，702所无线传感器是传统产品的100倍以上，再加上功耗低、工作时间长、可靠性高等优势，使得无线传感器可胜任复杂、耗时、环境恶劣的测试任务。同时，无线传感器还能待机数月之久，召之即醒，醒即能测，省去了挨个重启的麻烦，从而可在旷日持久、人手有限的大型测量项目中担当重任。”

为航天试验增效为大型工程“站岗”为“物联网”奠基

目前，火箭院702所的无线传感器系列产品已在运载火箭模态试验、运载火箭海上运输试验、“神舟”飞船运输试验、风力发电机叶片振动试验中大显身手，试验效率和测试精度大大提高。“我们还会让无线传感器在大型桥梁、铁路、大规模输电网等大型工程上‘执勤’，为客户提供实时监测信息，降低故障风险，节约巡检成本。”孙海波说：“从更高的层面看，小型无线传感器或可让概念中的‘物联网’走入寻常百姓家。”

△“神舟”飞船运输试验

“物联网”，简单地说就是把虚拟的互联网延伸到现实的物体上，让“物-物”互联，从而实现社会的“全智能化”。自动驾驶的汽车、“自知冷暖”的房屋、“察言观色”的家电都将在“物联网”时代出现。而要全面实现“物-物”互联，就不能没有灵活可控、洞悉一切的高性能传感器。孙海波说：“从历史上看，有线的电脑只打开了互联网的‘窗’，无线的手机才把我们送进互联网的‘门’。作为‘物联网’的关键基础设备，无拘无束的小型无线传感器必将为‘物联网’的发展开创更大的空间。”

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