一种具有阻尼系统的微小推力测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种具有可调节聚磁性高的阻尼器的微小推力测量装置，包括靶系统、位移传感器系统、靶安装块与阻尼系统；其中，靶系统中，通过垂直角铝实现弹性梁与靶安装块间的连接定位，保证弹性梁的垂直度；弹性梁底端安装靶。所述位移传感器系统中，传感器安装杆竖直设置，顶端与靶安装块底面固定；传感器安装杆底端通过传感器安装板安装有位移传感器。磁阻尼器系统由条形磁铁及软铁块组成的磁条，具有很好的聚磁效果，磁条安装在高度可调的基座上，使得阻尼器的阻尼力方便可调。本发明专利技术的优点为：通过阻尼器可保证推力架动架可以快速稳定下来，既可以减少实验时间，又可以减少实验误差，同时不会对推力器的正常工作造成干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种具有阻尼系统的微小推力测量装置
本专利技术属于空间微小推力推力器
，具体来说，是一种具有阻尼系统的微小推力测量装置，是微小推力测量系统的一部分。
技术介绍
随着电推进技术的发展，越来越多的电推力器被设计出来，但是很多电推力器的推力都是mN级的，常规推力测量的方法难以对这么微小的推力进行精确测量。而推力又是推力器的一个非常重要的参数，如果无法确定推力，推力器的一些重要的性能参数，例如比冲也将无法确定，这会为推力器的实际应用带来很大麻烦。为了能精确测量电推力器的推力，微小推力测量系统被设计出来了。微小推力测量系统可分为直接测量和间接测量两种。附加场等离子体推力器有着质量大、结构复杂的特点。除了推力器本身需要供电、供气之外，还需要一个附加线圈，而附加线圈则需要供电和供水。所以如果采用直接测量的方式，电路、水路、气路将会对推力器的推力测量带来很大干扰，而且这种干扰不容易定量分析，也不容易消除。为了避免线路对推力测量的干扰，较理想的方式是采用间接推力测量。把测量对象由复杂的推力器转变为相对简单的羽流。投靶法微小推力测量系统就是间接测量系统的一种，是一种相对适合附加场等离子体推力器的方式。据现有资料来看，国内清华大学研制过针对微喷管装置的标靶法推力测量装置，该装置中靶的安装方式为悬挂式，测量时把靶视为单摆的质点。使用单摆模型的前提是靶的悬挂装置的长度相对靶面的特征长度来说要足够大，所以这种测量装置需要较大的空间，而且悬挂安装的靶必然存在一个转轴，转轴处的滑动摩擦力对测量结果会有一定的影响。并且这种测量装置针对的推力器是一种微型的冷气推力器，喷出的燃气是氮气，温度较低，而附加场等离子体推力器喷出的是高温的羽流，工况十分恶劣。另外该系统中用于位移测量的传感器是电涡流位移传感器，这种传感器难以在附加场等离子体推力器羽流的强电磁环境中正常工作。在国外已经有了针对离子推力器的投靶法推力测量装置，但是国外的投靶法测量装置在测量靶的位移时用激光反射的方法，这种方法容易受到发动机发出的强光的干扰。而且该系统中靶和位移测量装置是分开的，每次移动靶的位置都需要重新标定推力架。所以这些装置都不适合附加场等离子体推力器的推力测量。且在投靶法推力测量实验中，被测量的发动机的羽流温度通常都很高，长时间的推力测量会造成推力架的温度升高，推力测量结果会产生较大的误差，所以希望实验时间尽可能的缩短。而推力架本身的阻尼非常小，尤其是在真空环境中，所以当推力突然加载之后推力架动架会长时间的往复摆动，这也就意味着推力架的输出值也会出现震荡，并且震荡幅度甚至有可能超过平均值。如果直接通过取平均值的办法进行测量会造成较为明显的推力测量误差；如果等待推力架稳定之后再采集数据，则推力架会因为长时间处于高温环境下而产生显著的温度漂移，也会造成明显的系统误差。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术专门针对附加场等离子体推力器，设计一种微小推力测量装置，带有阻尼系统，可保证推力架动架可以快速稳定下来，既可以减少实验时间，又可以减少实验误差，同时不会对推力器的正常工作造成干扰。且具有热防护系统保证其中弹性元件—弹性梁，以及位移传感器的正常工作。本专利技术具有可调节聚磁性高的阻尼器的微小推力测量装置，包括靶系统、位移传感器系统与靶安装块；靶系统中，弹性梁上端固定安装在靶安装块上，下端安装靶；位移传感器系统中，传感器安装杆上端固定安装在靶安装块上，下端安装有位移传感器。所述弹性梁的末端连接有阻尼器。阻尼器由活动部分与固定部分两部分构成，活动部分为阻尼片。固定部分包括软磁铁、条形磁铁、夹紧条、磁铁座、安装座与插接柱。其中，阻尼片与弹性梁末端固定，平行于弹性梁的摆动平面。软磁铁与条型磁铁交替设置并固定，形成磁铁条；磁铁条上部与阻尼片下部在竖直平面上的投影重合；磁铁条固定安装于磁铁座上；磁铁座底面安装有安装座，安装座用来与推力架固定。在进行推力测量时，将靶安装块固定在外部位移机构的移动平台上，利用靶来承受发动机羽流的撞击，弹性梁在靶受到撞击后就会发生明显的移动；通过位移传感器测量弹性梁产生的位移量。在弹性梁摆动时，阻尼片随弹性梁的摆动而运动，阻尼片会受到磁场的阻尼，而快速稳定，从而减少推力架稳定时间，最终减少了实验时间，降低热变形带来的影响。本专利技术的优点为：1、本专利技术推力测量装置，通过靶安装块使得整个测量装置实现的一体化，这样调整测量装置和发动机之间的间距就非常方便，甚至可以在测量过程中连续自动调整；2、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，在使用时靶安装块会和一台位移机构的移动平台固连，这样整个测量装置就可以很方便的移动，同时装置内部各个部件还能保持相对位置不变，这就使得只要在实验前进行一次标定就能保证整个实验过程中测量结果的可靠性；3、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，考虑附加场等离子体推力器工作时周围有强磁场，而其喷出的羽流中有很多带电粒子，所以发动机周围会有较强的电磁场，之前提过的电涡流式位移传感器在这种工况下是难以正常工作的，因此选用激光位置传感器进行测量，可忽略其自身受到的影响；4、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，考虑靶处于羽流中心位置，温度会比较高，而激光传感器在高温下是不能正常工作的，把测量点上移之后传感器所处位置的温度比较低，同时也便于对传感器进行其他热防护，因此位移传感器的测试点选择的是弹性梁而不是靶面；5、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，靶采用铝合金骨架刚度好，且质量小；采用铜板能耐高温，且在离子轰击时溅射量小，进而使测量更灵敏；6、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，不干扰弹性梁的运动，在传感器的测量端、接收端和弹性梁之间的光路通畅，不干扰测量系统的正常工作；7、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，通过阻尼器能够保证推力架快速稳定，准确测量出推力值；8、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置中的阻尼器，相对与没采用阻尼片的阻尼器来说，可将有效的阻尼面积提高20倍；9、本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，能够保证阻尼器不会对发动机原有的磁场造成干扰。10、专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置中，阻尼器和推力架动架之间的相对位置可以精确调节，这意味着阻尼器的阻尼强度可以精确调节，为测量带来很大的便利。附图说明图1为本专利技术微小推力测量装置整体结构示意图；图2为本专利技术微小推力测量装置中磁铁条安装方式示意图；图3为本专利技术微小推力测量装置中安装座安装方式及位置调节方式示意图。1-靶系统2-位移传感器系统3-靶安装块101-靶102-弹性梁103-垂直角铝104-定位台阶105-定位凹槽201-传感器安装杆202-传感器安装板203-位移传感器401-阻尼片402-软铁块403-条形磁铁404-夹紧条405-磁铁座406-安装座407-插接柱408-调整螺钉409-紧定螺钉410-固定螺钉具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术具有阻尼系统的微小推力测量装置，包括靶系统1、位移传感器系统2与靶安装块3与阻尼器4，如图1所示；其中，靶系统1包括靶101、弹性梁102与垂直角铝103；位移传感器系统2包括传感器安装杆201、传感器安装板202与位移传感器203；靶安装块3是靶系统1和传感器系统2的安装基础，用来实现靶系统1和传感器系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可调节聚磁性高的阻尼器的微小推力测量装置，包括靶系统、位移传感器系统与靶安装块；靶系统中，弹性梁上端固定安装在靶安装块上，下端安装靶；位移传感器系统中，传感器安装杆上端固定安装在靶安装块上，下端安装有位移传感器；其特征在于：所述弹性梁的末端连接有阻尼器；阻尼器由活动部分与固定部分两部分构成，活动部分为阻尼片；固定部分包括软磁铁、条形磁铁、夹紧条、磁铁座、安装座与插接柱；其中，阻尼片与弹性梁末端固定，平行于弹性梁的摆动平面；软磁铁与条型磁铁交替设置并固定，形成磁铁条；磁铁条上部与阻尼片下部在竖直平面上的投影重合；磁铁条固定安装于磁铁座上；磁铁座底面安装有安装座，安装座用来与推力架固定。

【技术特征摘要】
1.一种具有可调节聚磁性高的阻尼器的微小推力测量装置，包括靶系统、位移传感器系统与靶安装块；靶系统中，弹性梁上端固定安装在靶安装块上，下端安装靶；位移传感器系统中，传感器安装杆上端固定安装在靶安装块上，下端安装有位移传感器；其特征在于：所述弹性梁的末端连接有阻尼器；阻尼器由活动部分与固定部分两部分构成，活动部分为阻尼片；固定部分包括软磁铁、条形磁铁、夹紧条、磁铁座、安装座与插接柱；其中，阻尼片与弹性梁末端固定，平行于弹性梁的摆动平面；软磁铁与条型磁铁交替设置并固定，形成磁铁条；磁铁条上部与阻尼片下部在竖直平面上的投影重合；磁铁条固定安装于磁铁座上；磁铁座底面安装有安装座，安装座用来与推力架固定；所述安装座为两个，分别设置于磁铁座两端，与磁铁座间不进行固定，而是在安装座上安装插接柱；同时在磁铁座两端开设导向孔，通过导向孔将磁铁座两端分别套入安装座上的插接柱上，实现磁铁座与安装座间的定位；安装座用于将阻尼器固定在推力架的基座上；安装座底面开有凹槽，凹槽用来与推力架上的凸台配合插接；且安装座侧面开有螺纹孔，通过紧定螺钉旋入螺纹孔并拧紧，使紧定螺钉端部压紧凸台，实现安装座与推力架间的固定，进而实现阻尼器与推力架间的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝军，杨文将，汤海滨，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11