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Mikrovibrations- und Jitter-Messungen

Satelliten-Jitter oder eine Unschärfe der Bilder, verursacht durch Mikrovibrationen, stellen eine ernsthafte Abweichungsquelle dar, welche die geometrische Genauigkeit von hochauflösenden Bildern beeinträchtigt. In den letzten Jahren sind große Fortschritte in der Erdobservation erzielt worden. Grund dafür war ein dramatischer Anstieg der Anforderungen an eine immer genauere Vermessung der Erdoberfläche und Atmosphäre.

Die Qualität dieser Bilder wäre noch vor wenigen Jahren nicht vorstellbar gewesen. Eminent wichtig für die Erreichung dieser Fortschritte ist die Reduzierung von Mikrovibrationen an Bord von Satelliten. Jeder Satellit benötigt zahlreiche Antriebselemente, Positionssteuerungen, Reaktionsmotoren, Stellglieder, Kryokühler usw. Diese Geräte bestehen aus mechanischen Komponenten, die beim Betrieb Vibrationen verursachen. Mikrovibrationen bestehen aus extrem kleinen Beschleunigungen von sehr geringer Intensität. Das Messen von Mikrovibrationen und Hochfrequenz-Jitter ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Sie kann durch den Einsatz von piezoelektrischen Kraftsensoren, Ladungsverstärkern sowie rauscharmen Beschleunigungssensoren und Dynamometern realisiert werden.

Neueste innovative Entwicklungen wie zum Beispiel Dynamometer mit Deckplatten aus Keramik ermöglichen höhere Empfindlichkeiten, einen höheren Frequenzbereich und eine Wasserkühlung, die für Reaktionsrad-Jitter- und Kryokühler-Mikrovibrationsanwendungen optimiert sind.

Amplitude, Phasengang und Eigenfrequenz in Fz-Richtung für Dynamometer mit Keramik-Deckplatte Typ Z21492.

Wichtige Technologien für die Anwendung

Piezoelektrische Kraftsensoren und Dynamometer in Kombination mit hochempfindlichen Ladungsverstärkern sind ideal geeignet, weil sie über einen unerreicht hohen Messbereich verfügen. Damit wird es möglich, dynamische Kraftänderungen bis hinunter zu 0,01 N und Momente bis hinunter zu 0,08 10-3 Nm zu messen, auch wenn das zu messende Objekt mehr als 10 kg wiegt.

Optimierte Mikrovibrationsdynamometer mit hoher Steifigkeit verfügen über sehr hohe Eigenfrequenzen von mehr als 1500 Hz, die Messungen bis zu 500 Hz ermöglichen.

Die resultierenden Kräfte und Momente werden aus den drei Signalen berechnet, die von jedem der vier dreiachsigen Kraftsensoren, die ein Dynamometer bilden, bereitgestellt werden. Je geringer das Übersprechen ist, desto höher ist die Genauigkeit der Kraftmessung und der Momentberechnung.

Leichte Beschleunigungssensoren mit möglichst geringem Rauschen werden üblicherweise bevorzugt, wenn die Mikrovibrationspegel noch hoch genug sind. Diese Eigenschaften sind die Voraussetzung, um Massenbelastungseffekte zu vermeiden und gleichzeitig Mikrovibrationen zu erkennen.