十月 15, 2021

我们的征途是星辰大海——IST太空温度传感器

 

自1957年10月4日,人类将第一颗人造地球卫星送入太空以来,我们对太空的探索从未停止。

自上世纪90 年代中期以来,作为传感器的领先制造商,Innovative Sensor Technology IST AG制造的传感器已用于太空项目。

太空任务中的IST AG

IST AG 传感器用于太空任务已有相当长的历史。其中包括Rosetta、Euclid、JUICE、ExoMars、PLATO、FLEX及更多其他项目。

Figure 1 Rosetta

 

Rosetta号航天器于2004年前由欧洲航天局发射,目的是对彗星67P/Churyumov-Gerasimenko 进行研究。在2014 年 8月到达并绕彗星运行后,该任务的着陆器Philae于11月发射并完成既定任务。单是航天器的飞行时间就长达十年之久,更不必说项目立项就要追溯到更早的时间。在此期间,估计有来自欧洲各地的 2000 多人参与了该项目及其子项目,光谱仪Rosina的研发就是其中之一。EMPA(瑞士联邦材料测试与研究实验室)负责为该项目制造了两个关键部件,并委托IST AG开发三个专为该应用定制的独立超薄温度传感器。项目要求传感器必须具有高精度、长期稳定性以及对恶劣环境的适用性。

 

IST AG还为Tesat-Spacecom开发了一种特殊的温度/加热器多参数传感器。2014 年 4 月发射的地球监测卫星 Sentinel-1A 以及 2013 年 7 月发射的欧洲通信卫星 Alphasat都配备了由 Tesat 开发和生产的激光通信终端 (LCT)。在此 LCT 中,IST AG 多参数传感器负责精确测量激光晶体的温度。该终端被应用于欧洲数据中继传输系统 (EDRS),使低地球轨道 (LEO) 和地球静止轨道 (GEO) 之间的极速通信(3DVDs/min)成为可能。地球监测应用和相关服务质量也因此得到提升。

 

IST AG 铂金温度传感器还应用于其他的太空任务。2017年,一颗探索太阳的卫星发射到太空,它以前所未有的近距离接近太阳,其目标是研究太阳风,即所谓的太空天气。该卫星记录了太阳日冕中最远35公里的结构。该任务的持续时间预计为七年。

 

另一个使用IST AG铂金温度传感器的卫星项目是新的太空望远镜。该项目在2020年启动,其主要目的是重新测量宇宙及其深度,以研究暗物质和暗能量现象。

太空中的薄膜技术

 

温度控制对于外太空任务变得越来越重要。传统的绕线铂金温度传感器在卫星项目中将越来越少被使用,因为在太空中,传感器会暴露在持续的热循环和振动中,这种极端条件很容易使绕线传感器失效。出于这个原因,一种够承受巨大的温度波动的传感器替代方案显得非常必要。在基于薄膜的温度传感器中,铂电阻结构牢固地连接到传感器的陶瓷表面,这使它们更加坚固,适合温度波动和振动频繁的应用。

Figure 2 Thin-film platinum RTD

 

IST AG – ESA唯一认证

 

经过了4年的评估与鉴定测试,2018 年 2 月,IST AG 基于薄膜的铂温度传感器系列获得ESCC(European Space Components Coordination)认证。这是目前唯一获得欧洲航天局 (ESA) 认证的铂金温度传感器。通过认证,IST AG 的这些传感器现在已成为用于所有太空任务的全球标准。经认证的传感器也适用于其他高可靠性 (Hi-Rel) 应用,例如 在航空航天或汽车领域。

Figure 3 European Space Components Coordination

 

IST AG 的传感器在评估和鉴定过程中接受了各种测试。最终,可以实现非常好的结果——即使在从 -200°C 到 +200°C 的 70,000 次循环中,温度传感器的测量值仍保持稳定。这证明它们对热循环具有很好的抵抗力;电阻温度系数 (TCR) 仅产生了可被忽略的微小变化,这足以证明传感器优异的抗漂移能力。IST AG薄膜铂电阻的另一个他优点是尺寸小(长 x 宽 x 高:2.3 x 2.0 x 1.3 毫米)、重量轻且由于没有活动部件而坚固耐用。在规范内,我们可以提供从Pt100到Pt2000不等阻值的RTD,支持在-200°C到+200°C的温度范围内使用。

 

有关深空温度传感器的更多问题,请访问ist-ag.com或联系我们的工程师。