[发明专利]一种在轨质量测量仪地面校准装置及校准方法

说明书

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，特别涉及一种在轨微重力环境下使用的质量测量仪在地面环境下的校准装置及校准方法。

背景技术

针对在轨微重力环境下使用牛顿第二定律进行质量测量的设备，以下简称在轨质量测量仪。在轨质量测量仪是用于微重力环境下的质量测量设备，为了完成该设备的计量校准，需在地面环境下模拟失重状态，然而通常采用落塔和飞行器抛物线飞行两种方式产生的失重环境，持续时间短，无法满足校准要求，且费用昂贵。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够在地面环境下模拟微重力环境，并通过对悬吊绳拉力、被测物加速度、被测物偏转姿态的实时监测，判断校准过程是否满足设定的边界条件，从而实现对在轨质量测量仪在地面进行有效校准的校准装置及校准方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种在轨质量测量仪地面校准装置，其特征在于：包括微重力环境模拟装置和校准过程状态监测系统，所述微重力环境模拟装置包括高塔悬吊机构和可调水平工作台，所述校准过程状态监测系统包括悬吊绳拉力监测模块、被测物加速度监测模块以及被测物偏转角监测模块，所述高塔悬吊机构通过安装有悬吊绳拉力监测模块的悬吊绳将被测物体进行悬吊，所述被测物加速度监测模块、被测物偏转角监测模块以及在轨质量测量仪的加速度传感器均安装在被测物体上，所述悬吊绳拉力监测模块、被测物偏转角监测模块以及被测物加速度监测模块用于监测被测物体在运动过程中的运动状态，并将数据实时传给信号采集系统，所述在轨质量测量仪放置在可调水平工作台上，所述在轨质量测量仪通过施力绳与被测物体连接。

本发明所述的在轨质量测量仪地面校准装置，其在所述被测物体上安装有束缚带，所述被测物加速度监测模块以及在轨质量测量仪的加速度传感器通过同一调整工装安装在束缚带上，所述被测物偏转角监测模块通过另一调整工装安装在束缚带上。

本发明所述的在轨质量测量仪地面校准装置，其所述被测物偏转角监测模块、被测物加速度监测模块以及在轨质量测量仪的加速度传感器均安装在与被测物体运动方向相反的端面上。

本发明所述的在轨质量测量仪地面校准装置，其所述被测物体悬吊后处于完全自由状态，在所述被测物体安装加速度监测模块的一侧设置有倚靠物，所述倚靠物用于确保被测物体位于悬吊平衡点处且不转动，并使被测物体只能朝在轨质量测量仪的方向运动。

本发明所述的在轨质量测量仪地面校准装置，其所述悬吊绳拉力监测模块安装在靠近高塔悬吊机构的位置，所述悬吊绳拉力监测模块通过单独成束的信号线与信号采集系统连接。

本发明所述的在轨质量测量仪地面校准装置，其所述被测物加速度监测模块以及在轨质量测量仪的监测加速度传感器的Z轴均指向重力加速度方向。

本发明所述的在轨质量测量仪地面校准装置，其所述在轨质量测量仪通过拖板工装设置在可调水平工作台上，通过对拖板工装施加拉力，带动在轨质量测量仪移动，所述在轨质量测量仪通过施力绳带动被测物体同步移动。

本发明所述的在轨质量测量仪地面校准装置，其所述施力绳拉直状态下的连接点与在轨质量测量仪中的测力传感器轴心在同一高度。

一种在轨质量测量仪地面校准装置的校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）将被测物加速度监测模块以及在轨质量测量仪的加速度传感器通过同一调整工装安装在束缚带上，将被测物偏转角监测模块通过相应的调整工装安装在束缚带上，将悬吊绳拉力监测模块安装在靠近高塔悬吊机构的悬吊绳上；

b）将束缚带捆扎在作为校准标准的被测物体上，通过高塔悬吊机构将被测物体悬吊，并检查被测物体悬吊后摆动是否灵活；

c）将在轨质量测量仪固定在拖板工装上，拖板工装放置在高度可调的可调水平工作台上；

d）分别将悬吊绳拉力监测模块、被测物偏转角监测模块以及被测物加速度监测模块接入信号采集系统，并上电，通过调整工装，使束缚带上的被测物加速度监测模块以及在轨质量测量仪的加速度传感器的Z轴均指向重力加速度方向，使束缚带上的被测物偏转角监测模块输出为测量范围的中间值；

e）在被测物体处于完全自由状态时，在被测物体安装传感器的一侧，调整倚靠物的高度和位置，确保被测物体在其悬吊平衡点处且不旋转，并只能朝高度可调水平工作台的方向摆动；

f）安装施力绳，通过观察，调整可调水平工作台的高度，使在轨质量测量仪中的测力传感器的高度与施力绳拉直状态下的连接点在同一高度；