[发明专利]一种电推进器弱力测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测力装置设备，具体涉及一种电推进器弱力测量装置。

背景技术

随着科学技术的进步与发展，人类对星际探索更加深入，卫星的应用也越来越广泛，多功能，小型化，长寿命已成为其发展方向与此同时，用于卫星姿态控制的推进器也要与之相适应。与化学能火箭相比，电火箭具有比冲高、体积小、重量轻、寿命长、所需工质少以及主要能源来自太阳能等优点。因此，在航天领域中得到广泛的运用。

研究电火箭，最关键的技术之一就是电火箭的微小推力测量。微小推力是体现电火箭技术性能和可靠性的关键参数之一。测不出推力，就无法验证电火箭的基本性能——比冲。

随着空间科学的发展对卫星及其推进系统的指标要求越来越高，要求电推进器的推力水平在0～150μN之间，分辨率为0.1μN。因此在推进器的研究发展过程中，推力测量技术起到了一个至关重要的作用，推力测量装置能够最为直接的对推进器的推力大小进行精确的测量，通过测量结果直观的评价推进器的推力性能，并根据测试结果指导推进器的改进方向。气路、电路的连接又对推力的测量产生很大的影响，推进器工作时会产生高温，而整个推进器必须在空间环境下工作，因而给推进器的直接测量带来很大困难。

为解决小推力测量的问题，目前有各种解决推力测量的技术途径，如采用小力传感器测力，弹性应变测力，叉簧弹性支承测力，摆秤测力，柔性轴承支承测力及气浮轴承支承测力等等。但这些方法都带来如测量不稳定、精度低、价格高、技术难度大、不耐高温及受环境影响大等一系列问题。

国外意大利的Centrospazio-CPR中心和国内的华中科技大学测量推进器的微推力所使用的扭秤结构测量系统与本发明的测量系统有相近之处和类似的用途。

区别为：1、提出新的测量原理，两步标定测量原理，即设计出电磁装置产生标准弱力，通过对标准弱力和扭秤系统的扭转角位移分别进行标定，得出两者之间的数学关系，以此计算出实际测量推进器的推力大小；2、设计出标准弱力的电磁产生装置，同时给出基于电子天平的标准弱力标定方法；3、提出新的扭转角位移测量方法、差分测量法，使用大量程位移传感器作为测量工具，利用测量扭秤运动过程中两个平行位置的相对位移差，采用差分法计算出扭转前后，扭摆相对于水平位置时的角度值，利用前后两次的角度值的差值计算得到扭转角位移；4、对传统扭秤结构做出优化，使用双丝结构，绝缘夹具等。

发明内容

本发明提供一种电推进器弱力测量装置，以解决现有技术中存在的测量精度低的问题。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种电推进器弱力测量装置，包括，“C”型框，所述“C”型框安放于真空容器内，用于整个测量装置的支撑；扭摆，所述扭摆用于悬挂电推进器、配重和用于产生标准弱力的标定装置；扭丝，所述扭丝用于悬挂扭摆，贯穿于“C”型框之中；绝缘夹具，所述绝缘夹具用于夹紧扭摆和传导电力；电控旋转位移台，所述电控旋转位移台安装在“C”型框的顶部框架下，用于调节扭摆平衡位置；三维位移台，所述三维位移台设置在“C”型框架的底部框架上，用于扭摆在水平及竖直方向的平衡调节以及扭丝拉力的调节；用于产生标准弱力的标定装置，包括永磁铁、“U”型导体，所述“U”型导体设置在两块永磁铁之间；配重，所述配重设置在扭摆的两端，用于调节扭秤的扭转中心和水平平衡；位移传感器，所述位移传感器置于真空容器外，用于测量扭摆角位移。

作为优选，所述用于产生标准弱力的标定装置的永磁铁由支架支撑。

本发明的有益效果：本发明的结构为直接测量提供的条件，由于将电推进器直接悬挂于扭摆上，有利于测量电推进器对装置的反作用力，并通过扭转角位移和标准弱力的标定关系式计算得到微推力的大小，比间接测量可信度高。

附图说明

下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明所述的一种电推进器弱力测量装置的结构示意图；

图2是本发明所述的一种电推进器弱力测量装置的测量示意图；

图3是扭转角位移测量原理图；

图4是标准弱力电磁装置示意图。

图中：

1、真空容器；2、位移传感器；3、电控旋转位移台；4、扭丝；5、绝缘夹具；6、扭摆；7、“U”型导体；8、永磁铁；9、三维位移台；10、电推进器；11、配重；12、“C”型框架。

具体实施方式