优化航空航天用PCB传感器的设计

如果您提出遥感主题，您可能会得到一些奇怪的答复。例如，用于频道浏览的设备可能会出现。或者，您可能会获得一些参考，以了解通过心理定向在其他位置看到的事物。尽管它们在球场的某个地方，但它们是不正确的。遥感可以追溯到19世纪中叶的这种方法被更准确地描述为一种从远处看物体以收集数据和信息以进行分析的实践。今天，这项活动是许多航空航天器，尤其是卫星的主要功能。

在没有直接物理接触的情况下“感知”或收集有关对象的信息的能力由称为传感器的专用设备执行。就像用于航空航天应用的其他组件一样，限制和要求关于可以使用哪些传感器。这些限制是由于航天飞机在其独特的太空环境中运行而对PCB传感器的质量和可靠性寄予了很高的期望。为了设计出满足这些目标的设计优化计划，我们必须了解如何利用航空航天用PCB传感器。

太空中如何使用传感器？

最常见的传感器功能是产生物体的图像。而且，毫无疑问，从太空俯视地球的能力是极好的，并构成了众所周知且易于获得的基础卫星服务，包括卫星电视和 全球定位系统。然而，航空航天业中PCB传感器还有许多其他用途。由于每个任务都不相同，因此传感器的类型及其应用可能会大不相同。但是，我们可以根据环境条件对一些常见的PCB传感器功能进行分类，如下所示。

室内PCB传感器

航空航天飞行器或平台的内部环境在很大程度上取决于船上的人员和人员。例如，对于卫星和其他无人航天器，不需要维持生命的系统，包括维持室温。但是，内部设备，尤其是计算机，外围设备和通讯系统，需要保护免受环境侵害。对于火箭来说，大部分空间都被燃料占据，燃料可以达到极高的温度，因此必须对其压力进行监控。在这个多样化的内部区域中，都安装了传感器来监视航天器的系统和操作。常用的传感器包括以下列表：

常用传感器功能：

auxiliary辅助动力装置（APU）的压力监控

l 飞行控制力测量

l 位置和方向测量

外部PCB传感器

航天器的外部环境可能没有那么多样化。但是，它要苛刻得多。船体不仅要承受极端温度和压力，还要承受各种辐射。辐射效应大气条件取决于PCB传感器在大气中的位置。对于轨道飞行器，例如卫星技术，温度范围从极冷到高温，大气范围从高密度，高天气活动到气态。典型的外部传感器执行以下功能。

常用传感器功能：

l 光学捕获（静态或视频）

temperature测量温度

l 机械应力测量

以上传感器功能并不详尽；但是，它们确实代表了传感器可能会在太空飞行器上执行的功能。无论是内部的还是外部的，航空航天用PCB传感器的高性能标准都需要特殊的设计考虑，如下所述。

如何为航空航天系统优化PCB传感器

无论在航空航天系统上还是在航空航天系统中，都需要PCB传感器来测量各种参数。但是，为了充分利用采集到的数据，大多数PCB都需要电压，电流或温度格式的信号。这种通用性使我们能够定义下面列出的一组广泛应用的设计优化技术。

l 了解并遵循适用于PCB设计的标准

航空航天业受到严格的监管，并始终处于领先地位 标准确实具有挑战性。例如，董事会通常必须遵守以下要求： IPC 3级，3A及以上。否则，无疑会导致较长的开发周期，PCBA和设备获得批准的问题以及不必要和可能相当大的ROI损失。

l 针对环境条件的设计

电路板可能需要工作的环境应该是主要的设计考虑因素，因为它将直接影响许多设计决策。例如，极端温度循环会影响材料，组件要求，电路板柔性和其他参数。无论是内部安装还是外部安装，PCB传感器都容易受到辐射的影响。因此，您应始终考虑防辐射电子适用于所有航空航天应用。此外，应使用低气体排放传感器。

l 选择最好的组件

零件选择是航空航天工程师最艰巨的任务之一。原因之一是当前从更传统的刚性到可接受的组件到更灵活的过渡COTS解决方案。对于传感器，一个不错的选择是选择汽车级（AEC-Q100）零件，因为它们的质量要比标准COTS零件要高，并避免使用细间距的封装（例如，BGA紧缩至0.25至0.5mm）以承受恶劣的环境空间环境条件。经过验证的较旧组件也是一个不错的选择。

l 采用辐射硬化

l 航空航天技术研究所DFM

遵循合同制造商（CM）的DFM规则和准则，可带来最高效的PCB制造过程和最佳的电路板。对于航空航天PCBA（包括传感器板）而言，这一点尤为重要，因为还有其他法规要求，最高质量要求和更严格的可靠性控制。