低轨卫星（轨道高度200-2000公里）凭借低时延、高带宽、广覆盖的技术特性，已发展为卫星互联网、对地观测、导航增强等领域的核心技术载体。其在轨运行需承受发射段剧烈力学冲击、在轨宽温循环（-55℃至+70℃）、强空间辐射及微流星体撞击等极端工况，测试环节的精准度与全面性直接决定卫星在轨服役寿命及任务执行可靠性。传感器作为低轨卫星测试体系的核心感知单元，贯穿地面环境模拟验证、发射段实时监测、在轨性能校准与健康评估全流程，为卫星结构设计优化、潜在风险预判及防控提供量化数据支撑。本文系统解析传感器在低轨卫星测试中的核心应用场景、选型准则及工程实践价值。

一、核心测试维度与传感器适配逻辑

低轨卫星测试涵盖力学环境、空间环境、性能精度、在轨健康四大核心维度，不同测试场景对传感器的环境适应性、测量精度、响应速率等关键技术指标需求存在显著差异。传感器选型需严格遵循GB/T 39410-2020《航天器 环境试验要求》等行业标准，兼顾极端工况耐受性与数据采集可靠性，构建“场景需求-技术指标-传感器选型”的精准适配体系，确保测试数据的有效性与工程参考价值。

二、地面测试：极端环境模拟中的传感器应用

地面测试是低轨卫星发射前的关键验证环节，通过人工复现在轨极端环境，排查卫星结构及星载设备的潜在缺陷与性能隐患，传感器在此过程中承担信号采集、数据溯源及性能反馈的核心任务，为后续设计迭代提供实测依据。

1. 力学环境测试：筑牢发射段结构可靠性基础

火箭发射过程中，卫星将承受10-2000Hz随机振动、百克级瞬态冲击及持续过载作用，结构完整性与部件连接可靠性直接决定发射任务成败。该场景采用石英加速度计与三向应变片构建多维力学监测系统，实现星箭界面力学信号的高精度捕获与多维度分析。

在星箭连接环、太阳翼支架等关键受力部位，部署量程±10g、灵敏度500mV/g、频率响应范围0.5-3kHz的微型振动加速度传感器，同步采集6路振动信号与24路应变信号（采样率分别为10kHz、1kHz），实现毫秒级瞬态冲击波形的精准捕获。该测试方案振动测量精度达10%，可有效识别焊点脱落、结构共振等潜在缺陷；同时搭配耐受100g/5ms瞬态冲击的石英加速度计，模拟火箭级间分离冲击工况，验证星载部件抗冲击性能是否满足设计指标。

2. 空间环境模拟测试：验证极端工况适应性

低轨卫星在轨面临复杂极端的空间环境，需通过地面模拟测试验证其环境适应性，传感器在此环节承担环境参数精准监测与星载设备性能反馈的双重功能，为环境防护方案的有效性验证提供量化支撑。

• 温循与热控测试：采用高精度温度传感器与热流传感器，监测卫星在-55℃至+70℃温域、100次高低温循环中的温度场分布及热传导效率，验证热控系统方案（功耗≤5W）的可行性，量化评估新型散热材料的热学性能及适配性。

• 抗辐射测试：通过辐射传感器实时监测模拟空间辐射环境的总剂量（≥100krad(Si)），结合电性能传感器采集星载设备电路参数，验证辐射加固方案的有效性，确保核心电子部件在高能粒子轰击下无明显性能退化及数据丢失，保障在轨稳定运行。

• 电磁兼容性测试：部署电磁传感器覆盖30MHz-18GHz频段，监测星载设备的辐射发射强度与抗扰度（辐射干扰≤54dBμV/m），规避在轨运行时与其他卫星、地面站产生电磁干扰，保障通信与导航信号的稳定性及传输质量。

3. 性能精度校准测试：保障在轨任务达成率

低轨卫星对地观测、导航增强等任务对定位精度与姿态控制精度要求严苛，地面测试阶段采用GNSS多频传感器与惯性测量单元（IMU）组合方案，模拟低轨高速运动工况，验证接收机对L1/L2/L5多频信号的跟踪稳定性与精度。在信号灵敏度≤-160dBm的微弱信号环境下，通过传感器数据修正多普勒频偏，使定位精度提升30%以上；同时基于姿态传感器数据校准动量轮、反推发动机的控制参数，为在轨姿态稳定控制提供技术基础。

三、发射段实时监测：全程护航入轨安全

卫星从火箭点火起飞至进入预定轨道的主动段，需实时监测力学环境参数与星载设备运行状态，为故障溯源、发射流程优化及测试模型迭代提供实测数据。该阶段采用集成化监测系统，融合振动加速度传感器、冲击加速度传感器、应变片等多类型传感单元，通过RS422接口（抗干扰能力强、传输距离远）实现数据实时回传，适配高速运动场景下的高频率数据采集需求。

重点监测助推器分离、整流罩脱落、卫星入轨姿态调整等关键节点，传感器在剧烈振动与瞬态冲击环境下保持稳定工作，精准捕获各阶段力学与环境参数变化。当监测到异常冲击、温度骤变等工况时，可快速定位故障发生环节，为后续卫星设计优化、发射流程调整提供依据；同时基于实测数据优化地面力学环境模拟模型，提升测试仿真的准确性与可信度。

四、在轨测试与健康监测：延长卫星服役寿命

低轨卫星在轨运行期间，需通过传感器实时监测设备状态与结构完整性变化，实现故障预警与性能动态校准，有效应对空间碎片撞击、部件老化等潜在风险，保障卫星长期稳定运行及任务达成率。

1. 姿态与轨道校准

结合GNSS传感器、太阳传感器、磁强计构建多源感知网络，实时监测卫星轨道位置与姿态变化，精准修正轨道偏差与姿态漂移。针对低轨卫星高速运动特性，基于传感器数据优化轨道预测算法，为主动规避直径＞10厘米的空间碎片提供精准轨道参数支持，显著降低碰撞风险。

2. 空间碎片与微冲击监测

低轨区域空间碎片分布密集，微小碎片（直径＜10厘米）撞击易导致卫星结构损伤，采用高灵敏度冲击加速度传感器（分辨率≥6×10⁻⁵g）与多传感器融合技术，整合光学、雷达与冲击传感器数据，实现碎片撞击位置、冲击力值的精准定位与量化分析。通过捕获撞击产生的瞬态冲击波形，评估结构损伤程度，为在轨维护决策（如故障部件隔离、轨道调整）提供数据支撑，同时为卫星被动防护结构设计优化提供实测依据。

3. 设备健康状态预警

通过温度、电压、振动传感器实时采集星载设备运行参数，建立性能基线模型，基于数据分析识别部件老化、电路性能退化等潜在趋势。例如，通过太阳翼展开后的振动响应数据评估结构疲劳程度，通过电池组温度变化预警热失控风险，可提前72小时发出故障预警，降低在轨失效概率，延长卫星服役寿命。

五、传感器选型核心要点与技术趋势

1. 选型关键原则

• 环境适应性优先：需满足-60℃至+120℃存储温域、100krad(Si)辐射剂量、100g瞬态冲击耐受能力，防护等级达IP68，可稳定适配低轨极端空间环境。

• 精度与响应匹配：力学测试传感器频率响应需覆盖0.5-3kHz，冲击传感器分辨率≥6×10⁻⁵g，确保精准捕获微弱信号与瞬态冲击事件，保障测试数据的准确性。

• 轻量化低功耗：传感器采用微型封装设计（尺寸≤14mm×14mm×14mm），单只重量≤10g，在轨工作功耗≤1W，契合低轨卫星载荷约束的核心需求。

• 抗干扰与可靠性：优先选用抗电磁干扰、抗辐射设计的传感器，支持数据冗余存储，平均无故障时间（MTBF）≥10⁵小时，保障在轨长期稳定运行。

2. 未来技术趋势

随着低轨卫星星座规模化部署，振动与冲击加速度传感器正朝着三大方向演进：一是智能化升级，集成AI算法与边缘计算单元，实现冲击模式识别、故障预测及自校准功能，结合数字孪生技术构建卫星虚拟监测模型，形成“感知-分析-决策”闭环系统；二是多参数融合，集成温度、辐射感知模块，实现力学-热学-电学多物理场参数同步采集，提升测试监测的全面性与集成度；三是低成本批量适配，基于MEMS技术优化微型化封装工艺，强化抗辐射与抗干扰性能，满足星座组网规模化应用的成本与性能需求。

森瑟科技（Senther） 致力于成为智能传感与状态监测解决方案的领先提供商，新研发生产的535A系列产品是一款专为冲击测试设计的IEPE三轴加速 度传感器，采用剪切模式运行的压电陶瓷作为敏感元件， 具有宽频带响应及高冲击线性特点。

特点：

• 防水设计

• 微型扁平体结构

• 冲击耐受

• 三轴测量

• 宽频响应