專利名稱：一種微小推力測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微小推力測(cè)量裝置，尤其涉及一種毫牛級(jí)推力測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
微推進(jìn)技術(shù)在近年獲得了巨大發(fā)展，但如何準(zhǔn)確的獲得微推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生的推力是仍一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。常用的推力測(cè)量裝置都是將推力器固定在試車架上，通過(guò)測(cè)量推力器工作而引起的試車架形變來(lái)獲取推力器的推力。若推力較大，則系統(tǒng)內(nèi)各種供氣、供液管路以及供電線路對(duì)形變產(chǎn)生的約束都可以忽略不計(jì)。但對(duì)于微推進(jìn)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這些管路和線路產(chǎn)生的影響是可以與其推力相比擬的，如果不設(shè)法消除這些影響，就無(wú)法準(zhǔn)確的獲得推力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種微小推力測(cè)量裝置，以克服現(xiàn)有推力測(cè)量裝置無(wú)法消除微
推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)各種供氣、供液管路以及供電線路對(duì)形變產(chǎn)生的影響的技術(shù)問(wèn)題。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 —種微小推力測(cè)量裝置，其特殊之處在于包括測(cè)試計(jì)算機(jī)17、天平1、位移傳感器3、電磁阻尼器5、待測(cè)系統(tǒng)通訊線路以及待測(cè)系統(tǒng)供電線路；所述天平1包括天平支座6、固定在天平支座6上的天平支刀12、放置在天平支刀12上的天平橫梁8、設(shè)置在天平橫梁8右端的配重質(zhì)量塊2 ;所述天平橫梁8的左端用于放置待測(cè)系統(tǒng)13 ;所述天平橫梁8的右端可懸掛砝碼14 ;所述位移傳感器3設(shè)置在天平橫梁8的右端部，用于測(cè)量天平橫梁8右端的位移；所述電磁阻尼器5設(shè)置在天平橫梁8右端和天平支座6之間，用于輸出平衡力矩使天平橫梁8快速達(dá)到穩(wěn)定；所述待測(cè)系統(tǒng)供電線路從天平支刀12與天平橫梁8接觸的部位引入，并固定于天平橫梁8上。 上述待測(cè)系統(tǒng)通訊線路包括分別設(shè)置在待測(cè)系統(tǒng)上天平支座6上的紅外模塊7，所述紅外模塊7用于實(shí)現(xiàn)待測(cè)系統(tǒng)13和測(cè)試計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線控制與數(shù)據(jù)采集。
上述微小推力測(cè)量裝置包括用于放置天平1的真空艙4 ;所述待測(cè)系統(tǒng)通訊線路包括分別設(shè)置在待測(cè)系統(tǒng)和天平支座6上的紅外模塊7、分別設(shè)置在真空艙和測(cè)試計(jì)算機(jī)17上的藍(lán)牙模塊16 ;所述紅外模塊7和藍(lán)牙模塊16用于實(shí)現(xiàn)待測(cè)系統(tǒng)13和測(cè)試計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線控制與數(shù)據(jù)采集。 上述待測(cè)系統(tǒng)供電線路包括穿過(guò)天平支座兩側(cè)面的兩個(gè)接線柱11、設(shè)置在接線柱11和天平支座6之間的兩個(gè)絕緣套10、被接線柱11壓在天平橫梁8側(cè)面的兩個(gè)簧片9以及固定在天平橫梁10側(cè)面且連接簧片9和待測(cè)系統(tǒng)13的貼片式薄膜導(dǎo)線15 ;所述兩側(cè)接線柱11與各自簧片9的兩個(gè)接觸點(diǎn)以及天平支刀12的刀口位于一條直線上。
上述砝碼的重力作用到天平橫梁8的作用點(diǎn)到天平支刀12的支點(diǎn)距離與待測(cè)系統(tǒng)13的推力作用到天平橫梁8的作用點(diǎn)到天平支刀12的支點(diǎn)距離之比為10 : 1。
上述位移傳感器3為非接觸式位移傳感器。
本發(fā)明的技術(shù)效果為
1、本發(fā)明將微推進(jìn)系統(tǒng)整體測(cè)量，徹底消除了推進(jìn)劑供應(yīng)管路對(duì)推力測(cè)量的影響。 2、本發(fā)明采用貼片式薄膜導(dǎo)線，將導(dǎo)線與微推進(jìn)系統(tǒng)及推力測(cè)量系統(tǒng)剛性連接，
導(dǎo)線引出點(diǎn)與天平支刀12的刀口重合，消除了供電線路對(duì)推力測(cè)量的影響。 3、本發(fā)明系統(tǒng)集成測(cè)控電路，并使用紅外模塊與藍(lán)牙模塊無(wú)線傳輸，消除了信號(hào)
電纜對(duì)推力測(cè)量的影響。 4、本發(fā)明采用非接觸式位移傳感器，消除了傳感器本身對(duì)待測(cè)系統(tǒng)的約束，提高了推力測(cè)量精度。 5、本發(fā)明使用10 : 1的不等臂天平結(jié)構(gòu)，使微推進(jìn)系統(tǒng)的有效位移增大了10倍，提高了測(cè)量精度；同時(shí)使標(biāo)定力增大了 IO倍，即可以使用lg的標(biāo)準(zhǔn)力標(biāo)定O. lg的推力，提
高了標(biāo)定精度。


圖1為本發(fā)明的工作原理 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖標(biāo)記如下1_天平，2-配重質(zhì)量塊，3-位移傳感器，4-真空艙，5-電磁阻尼器，6-天平支座，7-紅外模±央，8-天平橫梁，9-簧片，10-絕緣套，11-接線柱，12-天平支刀，13-待測(cè)系統(tǒng)，14-砝碼，15-貼片式薄膜導(dǎo)線，16-藍(lán)牙模塊，17-測(cè)試計(jì)算機(jī)。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1及圖2，本發(fā)明包括測(cè)試計(jì)算機(jī)17、天平1、位移傳感器3、電磁阻尼器5、待測(cè)系統(tǒng)通訊線路以及待測(cè)系統(tǒng)供電線路；待測(cè)系統(tǒng)為自由分子流微電阻加熱式推力器，其理論推力約為2mN ;天平1包括天平支座6、固定在天平支座6上的天平支刀12、放置在天平支刀12上的天平橫梁8、設(shè)置在天平橫梁8右端的配重質(zhì)量塊2 ;天平橫梁8的左端用于放置待測(cè)系統(tǒng)13 ;天平橫梁8的右端可懸掛砝碼14，砝碼14可對(duì)天平的轉(zhuǎn)動(dòng)量施加標(biāo)定力；位移傳感器3 —般選擇非接觸式位移傳感器，設(shè)置在天平橫梁8的右端部，用于測(cè)量天平橫梁8右端的位移；電磁阻尼器5設(shè)置在天平橫梁8右端和天平支座6之間，用于輸出平衡力矩使天平橫梁8快速達(dá)到穩(wěn)定；待測(cè)系統(tǒng)供電線路從天平支刀12與天平橫梁8接觸的部位引入，并固定于天平橫梁8上。 待測(cè)系統(tǒng)供電線路包括穿過(guò)天平支座兩側(cè)面的兩個(gè)接線柱11、設(shè)置在接線柱11和天平支座6之間的兩個(gè)絕緣套10、被接線柱11壓在天平橫梁8側(cè)面的兩個(gè)簧片9以及固定在天平橫梁10側(cè)面且連接簧片9和待測(cè)系統(tǒng)13的貼片式薄膜導(dǎo)線15 ;兩側(cè)接線柱11與各自簧片9的兩個(gè)接觸點(diǎn)以及天平支刀12的刀口位于一條直線上。系統(tǒng)供電線路從天平支刀部位引入后固定在天平橫梁上，這樣在測(cè)量推力時(shí)，供電線路與推力器之間就不會(huì)有相對(duì)位移。 為了盡量減小氣流擾動(dòng)，可在整個(gè)測(cè)量裝置放入一個(gè)真空艙4內(nèi)。為了避免信號(hào)傳輸線纜對(duì)系統(tǒng)的影響，本發(fā)明采用無(wú)線方式進(jìn)行系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)采集。待測(cè)系統(tǒng)通訊線路相應(yīng)包括分別設(shè)置在待測(cè)系統(tǒng)和天平支座6上的紅外模塊7、分別設(shè)置在真空艙和測(cè)試計(jì)算機(jī)17上的藍(lán)牙模塊16。在待測(cè)系統(tǒng)中與天平支座上安裝紅外模塊，可保證此處數(shù)據(jù)通道的暢通，天平支座上的紅外模塊通過(guò)線纜連接到真空艙內(nèi)側(cè)壁上的藍(lán)牙模塊，與計(jì)算機(jī)上的藍(lán)牙模塊配對(duì)，這樣就可實(shí)現(xiàn)從計(jì)算機(jī)到待測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線控制與數(shù)據(jù)采集功能。
為了增大測(cè)試精度，砝碼的重力作用到天平橫梁8的作用點(diǎn)到天平支刀12的支點(diǎn)距離與待測(cè)系統(tǒng)13的推力作用到天平橫梁8的作用點(diǎn)到天平支刀12的支點(diǎn)距離之比最好大于l : l，為了計(jì)算方便，一般取為10 : 1。采用非對(duì)稱的的力臂結(jié)構(gòu)，將推力引起的有效位移增大，降低了對(duì)位移傳感器精度的要求，同時(shí)這種不等臂結(jié)構(gòu)也將標(biāo)定力擴(kuò)大，即可以用較大的標(biāo)準(zhǔn)力來(lái)標(biāo)定較小的推力，提高了系統(tǒng)的標(biāo)定精度。將待測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行整體測(cè)量，可消除供氣、供液管路對(duì)推力測(cè)量的影響。 將待測(cè)系統(tǒng)安裝好后，先調(diào)整配重質(zhì)量塊使系統(tǒng)質(zhì)心落在天平中刀上，這樣就消除了所有部件的自重對(duì)推力測(cè)量的影響。然后使用砝碼對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，設(shè)砝碼對(duì)天平橫梁施加標(biāo)定力F，由于使用了 10 : 1的不等臂天平結(jié)構(gòu)，即相當(dāng)于待測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生了 0. 1F的推力，用位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)此時(shí)的位移，電磁阻尼器力矩器的作用是輸出平衡力矩使天平穩(wěn)定；改變標(biāo)定力大小，記錄系統(tǒng)在不同標(biāo)定力F下的位移，根據(jù)標(biāo)定力與推力的關(guān)系，就可以得到待測(cè)系統(tǒng)與天平橫梁位移的關(guān)系曲線，此時(shí)啟動(dòng)待測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量由此引起的位移，即可獲得待測(cè)系統(tǒng)的微小推力。 本發(fā)明消除了微推進(jìn)系統(tǒng)上各種管路和線路對(duì)推力測(cè)量的影響，同時(shí)利用天平原理消除了被測(cè)系統(tǒng)自身重力對(duì)推力測(cè)量的影響，放大了有效位移，降低了標(biāo)定難度，使微小推力測(cè)量裝置的易用性和測(cè)量精度都得到了提高。
權(quán)利要求
一種微小推力測(cè)量裝置，其特征在于包括測(cè)試計(jì)算機(jī)(17)、天平(1)、位移傳感器(3)、電磁阻尼器(5)、待測(cè)系統(tǒng)通訊線路以及待測(cè)系統(tǒng)供電線路；所述天平(1)包括天平支座(6)、固定在天平支座(6)上的天平支刀(12)、放置在天平支刀(12)上的天平橫梁(8)、設(shè)置在天平橫梁(8)右端的配重質(zhì)量塊(2)；所述天平橫梁(8)的左端用于放置待測(cè)系統(tǒng)(13)；所述天平橫梁(8)的右端可懸掛砝碼(14)；所述位移傳感器(3)設(shè)置在天平橫梁(8)的右端部，用于測(cè)量天平橫梁(8)右端的位移；所述電磁阻尼器(5)設(shè)置在天平橫梁(8)右端和天平支座(6)之間，用于輸出平衡力矩使天平橫梁(8)快速達(dá)到穩(wěn)定；所述待測(cè)系統(tǒng)供電線路從天平支刀(12)與天平橫梁(8)接觸的部位引入，并固定于天平橫梁(8)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小推力測(cè)量裝置，其特征在于所述待測(cè)系統(tǒng)通訊線路包括分別設(shè)置在待測(cè)系統(tǒng)上天平支座(6)上的紅外模塊(7)，所述紅外模塊(7)用于實(shí)現(xiàn)待測(cè)系統(tǒng)(13)和測(cè)試計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線控制與數(shù)據(jù)采集。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小推力測(cè)量裝置，其特征在于所述微小推力測(cè)量裝置包括用于放置天平(1)的真空艙(4);所述待測(cè)系統(tǒng)通訊線路包括分別設(shè)置在待測(cè)系統(tǒng)和天平支座(6)上的紅外模塊(7)、分別設(shè)置在真空艙和測(cè)試計(jì)算機(jī)(17)上的藍(lán)牙模塊(16);所述紅外模塊(7)和藍(lán)牙模塊(16)用于實(shí)現(xiàn)待測(cè)系統(tǒng)(13)和測(cè)試計(jì)算機(jī)之間的無(wú)線控制與數(shù)據(jù)采集。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的微小推力測(cè)量裝置，其特征在于所述待測(cè)系統(tǒng)供電線路包括穿過(guò)天平支座兩側(cè)面的兩個(gè)接線柱(11)、設(shè)置在接線柱(11)和天平支座(6)之間的兩個(gè)絕緣套(10)、被接線柱(11)壓在天平橫梁(8)側(cè)面的兩個(gè)簧片(9)以及固定在天平橫梁(10)側(cè)面且連接簧片(9)和待測(cè)系統(tǒng)(13)的貼片式薄膜導(dǎo)線(15);所述兩側(cè)接線柱(11)與各自簧片(9)的兩個(gè)接觸點(diǎn)以及天平支刀(12)的刀口位于一條直線上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微小推力測(cè)量裝置，其特征在于所述砝碼的重力作用到天平橫梁(8)的作用點(diǎn)到天平支刀(12)的支點(diǎn)距離與待測(cè)系統(tǒng)(13)的推力作用到天平橫梁(8)的作用點(diǎn)到天平支刀(12)的支點(diǎn)距離之比為10 : 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微小推力測(cè)量裝置，其特征在于所述位移傳感器(3)為非接觸式位移傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微小推力測(cè)量裝置，包括測(cè)試計(jì)算機(jī)、天平、位移傳感器、電磁阻尼器、待測(cè)系統(tǒng)通訊線路以及待測(cè)系統(tǒng)供電線路；天平包括天平支座、固定在天平支座上的天平支刀、放置在天平支刀上的天平橫梁、設(shè)置在天平橫梁右端的配重質(zhì)量塊；天平橫梁的右端可懸掛砝碼；位移傳感器設(shè)置在天平橫梁的右端部；電磁阻尼器設(shè)置在天平橫梁右端和天平支座之間；待測(cè)系統(tǒng)供電線路從天平支刀與天平橫梁接觸的部位引入，并固定于天平橫梁上。本發(fā)明解決現(xiàn)有推力測(cè)量裝置無(wú)法消除微推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)各種供氣、供液管路以及供電線路對(duì)形變產(chǎn)生的影響的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明將微推進(jìn)系統(tǒng)整體測(cè)量，徹底消除了推進(jìn)劑供應(yīng)管路對(duì)推力測(cè)量的影響。
文檔編號(hào)G01L5/00GK101726382SQ20091031219
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者宦飛, 張晰哲, 管海兵, 陳祖奎, 韓先偉 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第六研究院第十一研究所