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随着航天事业的迅速发展,空间碎片环境日益恶化,对在轨运行航天器特别是载人航天器的安全运行带来严重的威胁。实时获取载人航天器被空间碎片高速撞击的源定位、损伤模式和损伤程度信息并采取相应的应急预案是保证在轨运行航天器正常工作和载人舱内航天员人身安全的必要措施。因此,航天器空间碎片撞击在轨感知系统的研制以及解决相关技术问题是一项迫切需要研究的课题。作为声发射技术的重要功能,声发射源定位技术已经得到了广泛的重视和研究。本文针对基于声发射技术的空间碎片撞击源定位技术的有关问题进行了研究,主要研究内容包括高速撞击源定位方法、传感器几何阵列技术、源定位系统等。 本文首先研究了高速撞击源定位的基本方法,接着对影响源定位精度的因素进行了全面分析。提出了时差法是基本的源定位方法。最后对三种类型传感器几何阵列进行了分析,基于这些分析,钻石阵列提供了最好的源定位精度,如果这种钻石阵列广泛布置,大部分检测区域就有很好的定位精度。 基于高速撞击声发射信号特征,采用第一次过门槛值定位方法对高速撞击源定位进行了研究。研究结果表明:通过过门槛定位方法,高速撞击源定位能够获得稳定的定位结果,更加适用于工程应用。 空间碎片高速撞击源定位系统的研制是将撞击源定位等关键技术研究成果进行工程化的一个重要环节之一。通过硬件研制与软件编制,构建了基于声发射技术的空间碎片高速撞击源定位系统,具备了高速撞击声发射信号采集、特征分析与提取和撞击源定位等功能。以航天器和防护屏结构常用的铝合金板为对象,在实验室进行了验证。 本文的研究结果对空间碎片在轨感知系统的研制具有参考价值。为实现对航天器上密封舱体以及防护层等结构的撞击源定位奠定了基础。