Экспериментальное исследование характеристик элементов прецизионной измерительной системы для научной аппаратуры космических аппаратов
Автор: Ровняков О.И., Дюжев К.А., Ануфрейчик К.В.
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Космическое приборостроение
Статья в выпуске: 4, 2025 года.
Бесплатный доступ
Задача большинства научных приборов на космическом аппарате – выполнение измерений. Источник опорного напряжения – один из основных элементов измерительной системы, от которого зависит её точность. Во время штатной эксплуатации прибора опорное напряжение подвержено температурным изменениям, которые в отличие от начальной погрешности не могут быть устранены наземной калибровкой. Экспериментально исследована работа источника ISL21090B-50 в типичном рабочем диапазоне температур космической аппаратуры, определены его интегральный и дифференциальный температурные коэффициенты и тепловой гистерезис, сделаны выводы о теоретически достижимом разрешении прецизионной измерительной системы на основе данной микросхемы и описаны способы его повышения. Показана принципиальная возможность повышения разрешающей способности измерительных систем на основе опорных источников с линейной зависимостью напряжения от температуры путём введения математической поправки в результаты измерений на основе данных о фактической температуре опорного элемента. Экспериментально в климатической камере исследована работа радиационно-стойких интегральных термодатчиков 5306НТ025 для их применения в качестве внутренних телеметрических датчиков в перспективных научных приборах, получены зависимости их погрешности от температуры. Приводится пример компенсации температурного дрейфа микросхемы ISL21090B-50 на основе показаний термодатчиков.
Источник опорного напряжения, ИОН, АЦП, тепловой гистерезис, датчик температуры, бандгап, научное оборудование космического аппарата
Короткий адрес: https://sciup.org/14134204
IDR: 14134204 | УДК: 629.78+621.38+621.317.714 | DOI: 10.26732/j.st.2025.4.08
Experimental research on the characteristics of precision measurement system elements for spacecraft scientific payload
The primary function of a spacecraft scientific payload is to perform measurements. The voltage reference is a key component of a measurement system, determining its accuracy. During normal system operation, the reference voltage is subject to temperature-induced variations which, unlike initial error, cannot be eliminated by on-ground calibration. The performance of the ISL21090B-50 voltage reference was experimentally evaluated within the typical operating temperature range for space equipment. Its integral and differential temperature coefficients and thermal hysteresis were determined. Conclusions were drawn regarding the theoretically achievable resolution of a precision measurement system based on this integrated circuit, and methods for its improvement are described. The theoretical possibility of improving measurement system resolution is demonstrated for voltage references with a linear voltage-temperature relationship, using mathematical compensation based on the actual temperature of the reference element. The performance of radiation-hard 5306NT025 integrated temperature sensors was experimentally evaluated in a climate chamber for use as internal telemetry sensors in future space projects, and their error vs. temperature curves were obtained. An example of thermal drift compensation for the ISL21090B-50 reference is presented, utilizing the data acquired from the temperature sensors.
