基于加速度波动特征的地外风化层粒径辨识方法OA

针对深空探测地外风化层原位诊断的需求,量化了着陆、贯入与取样等星表低速冲击场景下信号中高频被动特征与颗粒粒径的关系,探索其在颗粒尺度辨识的可行性,球形冲击体内置加速度计,在地面开展不同粒径与相对密实度的干砂冲击试验,为辨识方法提供标定与验证依据。对加速度信号进行时频谱分析,利用刚体加速度信号arigid(t)对原始加速度信号归一化,获得了无量纲波动信号a_(fluc)(t)。根据波动信号a_(fluc)(t)的功率谱密度得到波动能量指标E,并定义了波动能量系数χ,以量化加速度信号的波动程度。基于试验数据,建立球形冲击体直径D和平均粒径直径的比值与波动能量系数χ的经验公式,并开展补充验证试验。结果表明,颗粒粒径d_(g)是影响无量纲波动信号a_(fluc)(t)的主导颗粒介质参数;相对密实度Dr主要影响刚体加速度arigid(t)及其峰值,而对无量纲波动信号a_(fluc)(t)影响较小;当冲击体与平均粒径的直径比≤30时,波动能量系数χ对平均粒径具有较好的辨识能力。上述结果表明,加速度信号的波动特征及其标定关系可作为地外风化层颗粒尺度辨识的辅助诊断指标,并对接触过程中的加速度数据进行解译。