優(yōu)化航空航天用PCB傳感器的設(shè)計(jì)

如果您提出遙感主題，您可能會得到一些奇怪的答復(fù)。例如，用于頻道瀏覽的設(shè)備可能會出現(xiàn)?；蛘撸赡軙@得一些參考，以了解通過心理定向在其他位置看到的事物。盡管它們在球場的某個地方，但它們是不正確的。遙感可以追溯到19世紀(jì)中葉的這種方法被更準(zhǔn)確地描述為一種從遠(yuǎn)處看物體以收集數(shù)據(jù)和信息以進(jìn)行分析的實(shí)踐。今天，這項(xiàng)活動是許多航空航天器，尤其是衛(wèi)星的主要功能。

在沒有直接物理接觸的情況下“感知”或收集有關(guān)對象的信息的能力由稱為傳感器的專用設(shè)備執(zhí)行。就像用于航空航天應(yīng)用的其他組件一樣，限制和要求關(guān)于可以使用哪些傳感器。這些限制是由于航天飛機(jī)在其獨(dú)特的太空環(huán)境中運(yùn)行而對PCB傳感器的質(zhì)量和可靠性寄予了很高的期望。為了設(shè)計(jì)出滿足這些目標(biāo)的設(shè)計(jì)優(yōu)化計(jì)劃，我們必須了解如何利用航空航天用PCB傳感器。

太空中如何使用傳感器？

最常見的傳感器功能是產(chǎn)生物體的圖像。而且，毫無疑問，從太空俯視地球的能力是極好的，并構(gòu)成了眾所周知且易于獲得的基礎(chǔ)衛(wèi)星服務(wù)，包括衛(wèi)星電視和 全球定位系統(tǒng)。然而，航空航天業(yè)中PCB傳感器還有許多其他用途。由于每個任務(wù)都不相同，因此傳感器的類型及其應(yīng)用可能會大不相同。但是，我們可以根據(jù)環(huán)境條件對一些常見的PCB傳感器功能進(jìn)行分類，如下所示。

室內(nèi)PCB傳感器

航空航天飛行器或平臺的內(nèi)部環(huán)境在很大程度上取決于船上的人員和人員。例如，對于衛(wèi)星和其他無人航天器，不需要維持生命的系統(tǒng)，包括維持室溫。但是，內(nèi)部設(shè)備，尤其是計(jì)算機(jī)，外圍設(shè)備和通訊系統(tǒng)，需要保護(hù)免受環(huán)境侵害。對于火箭來說，大部分空間都被燃料占據(jù)，燃料可以達(dá)到極高的溫度，因此必須對其壓力進(jìn)行監(jiān)控。在這個多樣化的內(nèi)部區(qū)域中，都安裝了傳感器來監(jiān)視航天器的系統(tǒng)和操作。常用的傳感器包括以下列表：

常用傳感器功能：

auxiliary輔助動力裝置（APU）的壓力監(jiān)控

l 飛行控制力測量

l 位置和方向測量

外部PCB傳感器

航天器的外部環(huán)境可能沒有那么多樣化。但是，它要苛刻得多。船體不僅要承受極端溫度和壓力，還要承受各種輻射。輻射效應(yīng)大氣條件取決于PCB傳感器在大氣中的位置。對于軌道飛行器，例如衛(wèi)星技術(shù)，溫度范圍從極冷到高溫，大氣范圍從高密度，高天氣活動到氣態(tài)。典型的外部傳感器執(zhí)行以下功能。

常用傳感器功能：

l 光學(xué)捕獲（靜態(tài)或視頻）

temperature測量溫度

l 機(jī)械應(yīng)力測量

以上傳感器功能并不詳盡；但是，它們確實(shí)代表了傳感器可能會在太空飛行器上執(zhí)行的功能。無論是內(nèi)部的還是外部的，航空航天用PCB傳感器的高性能標(biāo)準(zhǔn)都需要特殊的設(shè)計(jì)考慮，如下所述。

如何為航空航天系統(tǒng)優(yōu)化PCB傳感器

無論在航空航天系統(tǒng)上還是在航空航天系統(tǒng)中，都需要PCB傳感器來測量各種參數(shù)。但是，為了充分利用采集到的數(shù)據(jù)，大多數(shù)PCB都需要電壓，電流或溫度格式的信號。這種通用性使我們能夠定義下面列出的一組廣泛應(yīng)用的設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)。

l 了解并遵循適用于PCB設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)

航空航天業(yè)受到嚴(yán)格的監(jiān)管，并始終處于領(lǐng)先地位 標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)具有挑戰(zhàn)性。例如，董事會通常必須遵守以下要求： IPC 3級，3A及以上。否則，無疑會導(dǎo)致較長的開發(fā)周期，PCBA和設(shè)備獲得批準(zhǔn)的問題以及不必要和可能相當(dāng)大的ROI損失。

l 針對環(huán)境條件的設(shè)計(jì)

電路板可能需要工作的環(huán)境應(yīng)該是主要的設(shè)計(jì)考慮因素，因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懺S多設(shè)計(jì)決策。例如，極端溫度循環(huán)會影響材料，組件要求，電路板柔性和其他參數(shù)。無論是內(nèi)部安裝還是外部安裝，PCB傳感器都容易受到輻射的影響。因此，您應(yīng)始終考慮防輻射電子適用于所有航空航天應(yīng)用。此外，應(yīng)使用低氣體排放傳感器。

l 選擇最好的組件

零件選擇是航空航天工程師最艱巨的任務(wù)之一。原因之一是當(dāng)前從更傳統(tǒng)的剛性到可接受的組件到更靈活的過渡COTS解決方案。對于傳感器，一個不錯的選擇是選擇汽車級（AEC-Q100）零件，因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量要比標(biāo)準(zhǔn)COTS零件要高，并避免使用細(xì)間距的封裝（例如，BGA緊縮至0.25至0.5mm）以承受惡劣的環(huán)境空間環(huán)境條件。經(jīng)過驗(yàn)證的較舊組件也是一個不錯的選擇。

l 采用輻射硬化

l 航空航天技術(shù)研究所DFM

遵循合同制造商（CM）的DFM規(guī)則和準(zhǔn)則，可帶來最高效的PCB制造過程和最佳的電路板。對于航空航天PCBA（包括傳感器板）而言，這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)檫€有其他法規(guī)要求，最高質(zhì)量要求和更嚴(yán)格的可靠性控制。