真空环境下星载飞轮扰振力测试的试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真空环境下星载飞轮扰振力测试装置，包括若干空气隔振器，大理石质量块、支撑装置、力传感器、产品安装台面以及真空罐等，空气隔振器用于支撑大理石质量块，顶部再支撑设置真空罐，罐内具备一定的真空度，且底部设置力传感器，力传感器对安装台面上方的星载飞轮扰动源产生的微扰动进行测试，星载飞轮扰动源工作时产生的扰振通过安装板传递给力传感器，再传至与力传感器连接的信号处理器、数据采集仪进行信号采集。本发明专利技术的设备进行飞轮输出扰振力的测试使测试结果更准确，更接近飞轮真实的工作状态，数据也更具有指导性。

Test device for measuring the disturbance force of a flying wheel in vacuum environment

The invention discloses a test device for the vibration force of a spaceborne flywheel in a vacuum environment, including a number of air isolators, a marble mass block, a support device, a force sensor, a product installation table and a vacuum tank, etc. the air isolator is used to support the marble mass block and the top support is used to set a vacuum tank. The force sensor is used to test the micro disturbance produced by the disturbance source of the spaceborne flywheel above the installed table. The disturbance generated by the satellite flywheel disturbance source is transmitted to the force sensor through the mounting plate, and then to the signal processor and the data acquisition instrument connected to the force sensor for signal recovery. Set. The device of the invention performs the test of the output disturbance force of the flywheel, which makes the test result more accurate and closer to the real working state of the flywheel, and the data is more instructive.

【技术实现步骤摘要】
真空环境下星载飞轮扰振力测试的试验装置
本专利技术属于航天器干扰源微振动试验
，具体涉及一种可进行真空环境下星载飞轮扰振力测试的试验装置。
技术介绍
微振动是航天器在轨运行期间，由于搭载设备(如动量轮等高速转动部件、太阳翼驱动机构等步进部件、红外相机摆镜等摆动部件)的正常工作或空间环境的微小激励(如航天器进出地影产生的热致微振动)造成的航天器整体和或局部幅度较小的往复运动。在轨微振动环境的存在，会使星载设备的指向与目标发生相对运动，是影响空间望远镜、高分辨率遥感卫星、激光通信卫星等高精度航天器成像质量和指向精度等关键性能的重要因素。大量研究表明，高精度航天器特别是“哈勃”等高精度的空间望远镜，动量轮(反作用轮)工作时产生的扰动是影响这类航天器成像质量的主要扰动源。反作用轮扰动主要是由于动量轮质量分布不均匀引起的静不平衡和动不平衡造成的。静不平衡是由于轮子的质心偏离了转轴的中心而产生的，动不平衡是由于轮子的质量分布不均匀造成轮子惯量积不为零而产生的。为了分析反作用轮对卫星力学环境的影响，首先应对单机的输出扰振力进行充分辨识。飞轮输出的微振动扰振力量级一般很小，测试时周围的环境噪声、地面振动等外界因素的影响都会造成测试结果的不准确。并且，星载飞轮都是在真空环境下进行工作的，这也导致地面常压下进行扰振力测试的结果与真实工作状态的结果有所差距。因此，能在真空环境下进行飞轮扰振力的测试并且有效的隔离地面振动等环境噪声很有必要，而目前国内还没有针对这一想法的试验设备。
技术实现思路
本专利技术旨在专利技术一种可进行真空环境下星载飞轮扰振力测试的试验装置。该装置配备有真空系统，可为产品创造真空试验环境，同时配备有大理石质量块，可降低反作用力对测试的影响。通过该装置，即可以进行星载飞轮等扰振源常压下的扰振测试试验又可进行真空下的扰振测试试验。其中真空状态的扰振力测试可更真实的反映出在轨工作状态，在真空环境下准确测得星载飞轮、动量轮等微振动扰振源的扰振力输出特性。本专利技术通过以下的技术方案加以实现。真空环境下星载飞轮扰振力测试装置，包括若干空气隔振器，大理石质量块、支撑装置、力传感器、产品安装台面以及真空罐，信号处理器、数据采集仪；其中若干空气隔振器用于支撑大理石质量块，大理石质量块顶部支撑设置真空罐，真空罐底部与大理石质量块密封连接使得真空罐内具备一定的真空度，真空罐内的底部上设置通过支撑装置支撑设置若干力传感器，若干力传感器通过支撑产品安装台面以对安装台面上方的星载飞轮扰动源产生的微扰动进行测试，其中，当星载飞轮工作时，所产生的扰振力通过安装点传递给安装台面，安装台面为刚性结构并且与力传感器刚性连接，将扰振力传递给下部的力传感器，力传感器感受到信号后通过测试电缆传递给信号处理器，最后传至数据采集仪进行数据采集进而获得星载飞轮工作时的输出扰振力。其中，4个空气隔振器安置于地基上，来承载整个测量装置。其中，大理石质量块安放于空气隔振器之上，通过空气隔振器的自动调平系统调节质量块的水平度。其中，真空罐底部设置于大理石质量块之上，真空罐内产品安装台面通过4个力传感器以及4个支撑装置安装于大理石质量块中心位置。其中，星载飞轮扰动源工作时产生的扰振通过安装板传递给力传感器，再传至与力传感器连接的信号处理器、数据采集仪进行信号采集。其中，真空罐为立式真空罐,侧面具有真空罐大门以使星载飞轮扰动源的产品进出通道，即容器大门，大门中心距安装平台高度不低于500mm。其中，真空罐罐体与大理石质量块靠转接板连接，真空罐通过转接板安装于大理石之上，大理石上真空罐的安装位置预先涂密封胶，保证接触面平面度与密封度。其中，所有测试电缆通过穿墙法兰连接至罐外，真空系统配备有粗抽机组、真空规、法兰盘、线缆与穿墙插头、测控系统、真空测量、控制柜、粗抽机组控制设备，以保证真空扰振试验真空度要求。本专利技术最主要的优点是可以在真空的环境下进行飞轮输出微振动扰振力的测量。真空环境下测量具有以下突出的效果，一方面，由于声音在真空环境下是无法传播的，真空环境可以有效的隔离外界噪声环境对飞轮扰振力测试的影响，相对于飞轮输出的微小扰振力信号来说很有必要；另一方面，卫星在轨工作时，飞轮是在真空下工作的，很多真空环境时的特性只有在真空环境下才能表现出来，通过本装置所测得的飞轮扰振力数据更加接近于真实的在轨工作状态更具有指导性。除此之外，本装置利用大质量的大理石质量块能很好的降低飞轮工作反作用力对测试结果的影响。该质量块再配合空气隔振装置组成隔振系统能有效的隔离地面传来的振动。综上所述，本专利技术的设备进行飞轮输出扰振力的测试可以使测试结果更准确，更接近飞轮真实的工作状态，数据也更具有指导性。附图说明图1为本专利技术的真空环境下星载飞轮扰振力测试装置的组成示意图。图2为本专利技术的真空环境下星载飞轮扰振力测试装置中大理石上表面安装孔的结构示意图。图3为本专利技术的真空环境下星载飞轮扰振力测试装置中安装台面的俯视图。图4为本专利技术的真空环境下星载飞轮扰振力测试装置中安装台面、力传感器、支撑装置连接方式示意图。图5为本专利技术的真空环境下星载飞轮扰振力测试装置中真空罐转接板的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本专利技术的保护范围进行任何限制。参见图1，图1显示了本专利技术的真空环境下星载飞轮扰振力测试装置的组成示意图。真空环境下星载飞轮扰振力测试装置，包括四个空气隔振器，大理石质量块、支撑装置、四个力传感器、产品安装台面以及真空罐，信号处理器、数据采集仪；其中若干空气隔振器用于支撑大理石质量块，大理石质量块顶部支撑设置真空罐，真空罐底部与大理石质量块密封连接使得真空罐内具备一定的真空度，真空罐内的底部上设置通过支撑装置支撑设置若干力传感器，若干力传感器通过支撑产品安装台面以对安装台面上方的星载飞轮扰动源产生的微扰动进行测试，其中，当星载飞轮工作时，所产生的扰振力会通过安装点传递给安装板，安装板为刚性结构并且与力传感器刚性连接，会将扰振力传递给下部的力传感器，力传感器感受到信号后通过测试电缆传递给信号处理器，最后传至数据采集仪进行数据采集进而获得星载飞轮工作时的输出扰振力。如图1所示，四个空气弹簧放置于水平地基上，将大理石质量块安放于四个空气弹簧之上，空气弹簧支撑在大理石质量块底面的四个角上。空气弹簧配有低噪声气泵提供气源。大理石质量块具有足够的质量来降低反作用力的干扰，并且与空气弹簧组成质量弹簧系统，根据质量与气压调节系统的一阶频率，隔离地面干扰。大理石质量块上表面留有安装孔，安装孔配钢丝螺套。4个支撑装置通过螺栓固定于大理石质量块上表面中心位置，如图2所示位置。支撑装置用于安装力传感器，要具有足够的刚度，并留有力传感器预紧螺钉的安装接口。安装台面的四个角设置有力传感器预紧螺钉的安装沉孔如图3所示。并且设置有产品的安装孔(依产品而定)。进一步地，大理石质量块与空气隔振器组成质量弹簧系统来隔离地面的振动信号，为扰力测试创造低振动背景噪声；另一方面大理石质量块可以降低飞轮反作用力的影响。4个力传感器分别压紧于安装台面与4个支撑装置之间，具体为将力传感器预紧螺钉通过安装平台预留的安装沉孔穿过力传感器中心旋于支撑装置安装孔内，施加一定的力矩将传感器压紧在安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.真空环境下星载飞轮扰振力测试装置，包括若干空气隔振器，大理石质量块、支撑装置、力传感器、产品安装台面以及真空罐，信号处理器、数据采集仪；其中，若干空气隔振器用于支撑大理石质量块，大理石质量块顶部支撑设置真空罐，真空罐底部与大理石质量块密封连接使得真空罐内具备一定的真空度，真空罐内的底部上设置通过支撑装置支撑设置若干力传感器，若干力传感器通过支撑产品安装台面以对安装台面上方的星载飞轮扰动源产生的微扰动进行测试，其中，当星载飞轮工作时，所产生的扰振力会通过安装点传递给安装台面，安装台面为刚性结构并且与力传感器刚性连接，将扰振力传递给下部的力传感器，力传感器感收到信号后通过测试电缆传递给信号处理器，最后传至数据采集仪进行数据采集进而获得星载飞轮工作时的输出扰振力。

【技术特征摘要】
1.真空环境下星载飞轮扰振力测试装置，包括若干空气隔振器，大理石质量块、支撑装置、力传感器、产品安装台面以及真空罐，信号处理器、数据采集仪；其中，若干空气隔振器用于支撑大理石质量块，大理石质量块顶部支撑设置真空罐，真空罐底部与大理石质量块密封连接使得真空罐内具备一定的真空度，真空罐内的底部上设置通过支撑装置支撑设置若干力传感器，若干力传感器通过支撑产品安装台面以对安装台面上方的星载飞轮扰动源产生的微扰动进行测试，其中，当星载飞轮工作时，所产生的扰振力会通过安装点传递给安装台面，安装台面为刚性结构并且与力传感器刚性连接，将扰振力传递给下部的力传感器，力传感器感收到信号后通过测试电缆传递给信号处理器，最后传至数据采集仪进行数据采集进而获得星载飞轮工作时的输出扰振力。2.如权利要求1所述的测试装置，其中，4个空气隔振器安置于地基上，来承载整个测量装置。3.如权利要求1所述的测试装置，其中，大理石质量块安放于空气隔振器之上，通过空气隔振器的自动调平系统调节质量块的水平度。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：武耀，晏廷飞，方贵前，李新明，王鹤，张俊刚，谢一村，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11