[实用新型]一种超低频六分量微振动测量系统

说明书

技术领域

本实用新型一种高精度超低频六分量微振动测量系统，可用于对航天器内部微小扰动载荷在六个自由度上的振动信号进行动态测量。

背景技术

目前的航天器大多都属于大型柔性展开式机构，且带有大量的光学元件，它们对指向精度和稳定度均提出了很高的要求。另外，在现代航天器姿态控制系统中，反作用轮、单框架力矩陀螺和太阳翼驱动机构等是其控制系统中的重要元件，它们在提供必要的控制动力的同时，也会引起一些有害振动(为简单起见，下面将上述三种系统统称为扰动源)。这些扰动主要由飞轮不平衡、轴承扰动、电机扰动、电机驱动误差等引起的，其中飞轮不平衡是导致飞轮振动的最主要原因，这些扰动力和扰动力矩会降低体太空中精密性仪器的性能指标，因此测量和分析航天器有效载荷扰动的动态特性，对于分析并消除扰动从而提高航天器的姿态控制精度和加强航天器的安全设计有着非常重要的工程意义。

由于航天器扰动源的扰动很小，个别有效载荷如动量轮在空间三个方向只能产生几十毫牛顿甚至几毫牛顿的微弱扰动，要想在具有相对强烈干扰背景噪音的地面实验室中测量此类扰动十分困难，而其对应传感器的精度要求非常高。

目前，国内外尚未见有关此类微小振动测量系统的文献报导。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种超低频六分量高精度微振动测量系统，利用该系统能够测量并分析航天器运行过程中，扰动源在空间六个自由度上的动态特性，为提高航天器的姿态控制精度和加强航天器的安全设计提供可靠的测试数据。

本实用新型要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超低频六分量微振动测量系统，包括底座、负载盘、四个折叠梁、应变传感器、动态应变仪以及数据采集和处理系统；四个折叠梁沿负载盘下表面圆周方向均布；每一个折叠梁与相邻两个折叠梁呈垂直关系，折叠梁一端固定连接在负载盘和底座之间；折叠梁上黏贴应变传感器，应变传感器通过动态应变仪实现桥路连接并与数据采集和处理系统相连；当微小振动源产生振动时，应变传感器测得四个折叠梁产生的应变，并通过动态应变仪输出电压信号到数据采集和处理系统，数据采集和处理系统根据输入的电压信号分析出微小振动源的振动特性。

所述的应变传感器为电阻应变片或半导体应变片。

所述的折叠梁由两端设置安装法兰的横梁折叠而成，折叠后通过安装法兰与折叠梁上方、下方的负载盘和底座连接，折叠后形成的上下两个横梁的折叠面上向横梁内部加工有两个圆弧形沟槽。

所述的四个折叠梁组成测量传感器，通过在每个折叠梁圆弧形沟槽底部背面上粘贴应变片组成八个半桥来实现；或者通过在圆弧形沟槽底部背面以及每个横梁上的圆弧面处都粘贴一个应变片，即每个折叠梁上有八个应变片，整体组成八个全桥实现微振动测量。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

（1）本实用新型测量装置和被测量试件分离，不需要在被测试件上安装附加设备和传感器，不影响被测试件的动态特性，不损伤被测试件结构，试验完毕后试件还可以正常使用。

（2）本实用新型通过十六个应变传感器的合理布置，组成八个半桥，从而可以测得得六个自由度的超低频微扰动信号，使得测量精度大大提高。

（3）本实用新型可以通过在每个折叠梁上粘贴四个应变片组成八个半桥来实现；也可以在每个横梁上的圆弧面处粘贴都粘贴一个应变片，每个折叠梁上有八个应变片，整体组成八个全桥，进一步提高传感器灵敏度。

（4）本实用新型微振动测量系统体积小巧，可以方便的应用于多种场合，提高了测量系统的适用性。

（5）本实用新型中每一个折叠梁上加工出四个圆弧槽，当安装于该微振动测量系统上的被测部件产生扰动时，由于应力集中，会使圆弧槽底端产生最大应变，从而最大限度提高测量精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型俯视示意图；

图3为本实用新型中带压电传感器的折叠梁结构示意图；

图4为本实用新型中底座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做详细介绍，具体如下：