[发明专利]一种悬臂式微小推力测量系统及其电磁标准力标定方法

权利要求书

1.一种悬臂式微小推力测量系统，其特征在于：包括真空室（1）、设置在真空室（1）内的固定支架（2）和测量单元；

所述固定支架（2）上固定设置有垂直于水平方向的弹性梁（7）；

所述测量单元包括测量靶（8）、与测量靶（8）相连接的电磁阻尼器（5）及位移传感器（6）；

所述测量靶（8）连接在所述弹性梁（7）的下端；

所述电磁阻尼器（5）包括阻尼器支架（53）、第一对永磁铁（54）、第二对永磁铁（55）、电磁线圈（51）及金属骨架（52）；

所述电磁线圈（51）缠绕设置在金属骨架（52）外侧；

所述阻尼器支架（53）一侧固定设置在测量靶（8）的背侧中部，阻尼器支架（53）另一侧垂直于测量靶（8）的方向具有第一凹槽和第二凹槽，所述第一对永磁铁（54）对称设置在第一凹槽的两个侧面，第二对永磁铁（55）对称设置在第二凹槽的两个侧面；

所述金属骨架（52）插入第一凹槽和第二凹槽，用于使电磁线圈（51）位于第一对永磁铁（54）之间，同时位于第二对永磁铁（55）之间，且所述电磁线圈（51）与第一对永磁铁（54）和第二对永磁铁（55）之间具有间隙；

所述位移传感器（6）通过支架设置于测量靶（8）的背面，用于测量测量靶（8）的位移值。

2.根据权利要求1所述的悬臂式微小推力测量系统，其特征在于：

所述阻尼器支架（53）为方形碳钢阻尼器支架，所述金属骨架（52）为与方形碳钢阻尼器支架相适配的U型金属骨架（52）。

3.根据权利要求2所述的悬臂式微小推力测量系统，其特征在于：

所述固定支架（2）包括水平设置的底板、固定在底板上且垂直于底板的竖梁（3）及固定在竖梁（3）上的横梁（4），所述弹性梁（7）固定安装在横梁（4）上并沿垂直于水平面的方向自由下垂。

4.根据权利要求3所述的悬臂式微小推力测量系统，其特征在于：

所述弹性梁（7）为弹性元件，由无磁性材料制成，弹性梁（7）的弹性与弹性梁的长度、厚度和宽度的关系公式为：

其中，E为弹性梁（7）的杨氏弹性模量，F为待测推力设备（9）的最大推力，L为弹性梁（7）的长度，ω为弹性梁（7）的轴向位移，b为弹性梁（7）的宽度，h为弹性梁（7）的厚度。

5.根据权利要求3所述的悬臂式微小推力测量系统，其特征在于：

所述测量靶（8）为无磁性，耐高温材料制成。

6.根据权利要求3所述的悬臂式微小推力测量系统，其特征在于：

所述测量靶（8）为不锈钢或石墨或陶瓷材料。

7.一种电磁标准力标定方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的悬臂式微小推力测量系统，包括以下步骤：

S1、将电磁阻尼器（5）设置在天平（10）上：阻尼器支架（53）放置在天平（10）上，第一凹槽和第二凹槽开口向上，将缠绕电磁线圈（51）的金属骨架（52）插入第一凹槽和第二凹槽，所述电磁线圈位于第一凹槽之间，同时位于第二凹槽之间，且与第一对永磁铁（54）和第二对永磁铁（55）之间具有间隙；所述缠绕电磁线圈（51）的金属骨架（52）使用电磁线圈支撑架（11）支撑；

S2、向电磁线圈（51）通入不同强度的电流，使用天平（10）测量磁场作用下产生的电磁标准力，得到电流强度与电磁标准力之间的对应关系；

S3、将电磁阻尼器（5）设置在测量靶（8）的背面中部，向电磁线圈（51）通入不同强度电流，电磁阻尼器（5）产生的电磁标准力使测量靶（8）产生位移，得到电流强度与测量靶（8）位移值之间的对应关系；

S4、根据步骤S2中电流强度与电磁标准力之间的对应关系和步骤S3中电流强度与测量靶（8）位移值之间的对应关系进行换算，得到电磁标准力与测量靶（8）位移值之间的对应关系。