一种可测量持续推力的微推力测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术为包括一种可测量持续推力的微推力测试装置，该装置包括摆臂主体、伸缩臂、枢轴、挠性轴及其固定夹套、支柱、顶板、底板、压力传感器，摆臂主体与枢轴固定相对静止，枢轴上下两侧通过固定夹套分别连接挠性轴并定位于顶板和底板中心，支柱位于枢轴两侧固定于顶板和底板，摆臂的一端装载微推力器同时另一端放置配重；摆臂的一端装载微推力器同时另一端放置配重；在摆臂两边各贴臂摆放一个压力传感器。本发明专利技术的装置结构简单，体积小，可放置于定制的真空环境进行测试。制的真空环境进行测试。

【技术实现步骤摘要】
一种可测量持续推力的微推力测试装置


[0001]本专利技术涉及微推力测试领域，具体涉及一种可测量持续推力的微推力测试装置。

技术介绍

[0002]在航空航天技术开始发展以来，人们主要在研究大推力发动机以满足动力需求。近些年，微小卫星因为具有制作和发射成本低、周期短、隐身性好、机动性好等优点，应用越来越广泛。然而，大推力发动机难以满足微小卫星对于姿态控制与轨道维持方面的需求，发展小推力、推力精度高的微推力器是发展微小卫星的必要需求。微推力的精确、即时测量是发展微推力器的关键技术。
[0003]常用的微推力测试平台有天平型、单摆型、悬丝型、扭摆型，它们各自有优点和不足。单摆型测试平台无法消除重力对测试结果的影响，分辨率也不高；天平型测试平台可以消除重力的影响，而且天平处于动态平衡状态，灵敏度高，但它分辨率有限；悬丝型测试平台分辨率高，体积小，但对环境噪音反应较灵敏，易受干扰。目前，国内外比较成熟的测试技术是天平型和单摆型，但只能满足mN～N量级的测试要求。
[0004]扭摆型平台可实现推力与重力分离，可测微推力器质量大，分辨率高，可满足更小量级微推力的测试。然而，在目前发表的扭摆式微推力测试装置中，因小型激光微推力器所用激光多为脉冲激光，仅有测量脉冲微推力器的冲量的微推力测试装置，还未有可测量持续推力的微推力测试装置。本专利技术在已有的扭摆式微推力测试装置的基础上做了改进，使其能测量并记录持续输出的微推力的大小。
[0005]根据目前国内外研究进展，扭摆式微推力测试装置的研制存在以下问题：
>[0006](1)测试范围多在mN～N量级，难以满足μN～mN量级微推力测试；
[0007](2)测试平台难以很好地满足不同质量、推力量级的微推力器的装载测试；
[0008](3)测试推力多为单次脉冲推力，无法测量一个持续输出的推力。

技术实现思路

[0009]本专利技术公开了一种可测量持续推力的微推力测试装置，能测量并记录持续输出的微推力的大小。而且，可以通过改变传感器的量程，测量不同能量级的推力大小。该装置在扭摆式推力器的摆臂两边贴臂对称摆放两个应变片式压力传感器，其示数可随持续微推力的变化即时变化，其敏感程度取决于传感器的敏感度，可放置于真空环境，实现μN～mN量级微推力测试，提高测试精度。
[0010]本专利技术的技术方案为：
[0011]一种可测量持续推力的微推力测试装置，包括在工作平台上依次设置的压力传感器、扭摆、配重、标定系统；
[0012]装置主体为扭摆，在水平方向运动，包括：摆臂主体、伸缩臂、枢轴、挠性轴及其固定夹套、支柱、顶板、底板、压力传感器，摆臂主体与枢轴固定相对静止，枢轴上下两侧通过固定夹套分别连接挠性轴并定位于顶板和底板中心，支柱位于枢轴两侧固定于顶板和底
板，摆臂的一端装载微推力器同时另一端放置配重；摆臂的一端装载微推力器同时另一端放置配重；在摆臂两边各贴臂摆放一个压力传感器。
[0013]压力传感器为应变片式压力传感器，压力传感器通过底座固定在工作平台上。
[0014]力的大小作用在受力面上会使应变片产生形变，形变会导致其电阻大小发生改变，从而电流大小发生变化，电流变化的大小与力的大小是对应的。
[0015]将压力传感器接入计算机后即可直接读出电流大小。
[0016]因此，将力的大小用大小确定的磁力标定，就可以直接通过测试结果得到推力的大小。在摆臂两边各贴臂摆放一个压力传感器，由于它们测量的为相互作用力，记录下的两条曲线理应大小相等，方向相反。可根据这一特点初步判断该组测试结果是否可用。
[0017]装置体积小，结构简单，易安装，工作平台可放置在定制的真空环境下工作。
[0018]压力传感器可根据推力的测量需求更换，改变量程与分辨率。两个压力传感器对称摆放在摆臂两侧，离挠性轴距离可调。根据杠杆原理，压力传感器摆放位置离挠性轴越近，则其对于推力的放大越大。
[0019]压力传感器包括压力传感器底座、压力传感器应变片、压力传感器受力片，压力传感器底座上设置压力传感器受力与压力传感器应变片。
[0020]挠性轴型号为RIVERHAWK 5016
‑
800。
[0021]摆臂主体与伸缩臂为嵌套式结构，伸缩臂可在摆臂主体伸缩槽内移动，摆臂长度变化范围460～560mm，伸缩臂与摆臂通过紧固螺钉固定。
[0022]摆臂上枢轴固定孔径大于摆臂内侧宽度6mm，摆臂主体与枢轴通过对称于摆臂水平中心两侧的两个螺栓穿透固定。
[0023]挠性轴夹套由自行设计的挠性轴套和挠性轴底座组成。
[0024]上侧挠性轴与顶板处挠性轴定位孔通过紧固螺钉紧固，顶板处螺栓定位孔径大于支柱螺栓固定孔径4mm。
[0025]该微推力测试装置的安装方法如下：
[0026](1)固定顶板之前，轻轻驱动枢轴转动，确认不存在异常转动阻力；
[0027](2)使定制的直角靠尺底端接触底板，另一直角端竖直靠在枢轴外表面母线上，微调枢轴使枢轴与靠尺之间无肉眼可观缝隙；
[0028](3)将靠尺换至与步骤(2)所测方向径向垂直一侧，重复步骤(2)；
[0029](4)使千分表指针接触枢轴下侧外表面法线方向一点并调零，取下千分表令其指针接触枢轴上侧同母线方向一点并读数，微调枢轴使千分表读数趋近于零；
[0030](5)取下千分表换至与步骤(4)所测方向径向垂直一侧，重复步骤(4)；
[0031](6)保持枢轴与顶板位置不变，用螺栓和定制垫片固定顶板与支柱。
[0032](7)在摆臂两侧贴着摆臂摆放压力传感器，将传感器固定在光学平面上，注意使压力传感器应变片的受力面紧贴扭摆摆臂，且其受力方向水平。在摆臂平衡时两个压力传感器应当都不受力，即压力示数都为零。
[0033]使用该微推力测试装置测试微推力步骤如下：
[0034](1)打开压力传感器、计算机进行准备。
[0035](2)将微推力器安装在伸缩臂前端承载面上，根据测试需求调整伸缩臂位置后将其固定于摆臂主体相对静止；
[0036](3)根据摆臂长度与推力器质量调整配重砝码质量及配重平台位置使扭摆水平方向平衡，即两侧压力传感器示数都为零；
[0037](4)引发微推力器作用产生微推力使扭摆对压力传感器产生推力，传感器记录连续推力数据，注意此时两个压力传感器的受力应该大小相等，方向相反；
[0038](5)一次完成后使扭摆尽快恢复到平衡；
[0039](6)重复步骤(4)、(5)进行多次测试；
[0040](7)测试结束后恢复扭摆至平衡位置，关闭试验仪器，拆下压力传感器，进行数据处理。
[0041]该微推力测试装置标定压力传感器受力步骤如下：
[0042](1)准备一对电磁铁小圆片，其中一片贴在压力传感器的感应片上，压力传感器连入计算机；另外一片电磁铁圆片磁场向上放在1/10000天平上。固定两片电磁铁的距离。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可测量持续推力的微推力测试装置，其特征在于，包括在工作平台上依次设置的压力传感器、扭摆、配重、标定系统；装置主体为扭摆，在水平方向运动，包括：摆臂主体、伸缩臂、枢轴、挠性轴及其固定夹套、支柱、顶板、底板、压力传感器，摆臂主体与枢轴固定相对静止，枢轴上下两侧通过固定夹套分别连接挠性轴并定位于顶板和底板中心，支柱位于枢轴两侧固定于顶板和底板，摆臂的一端装载微推力器同时另一端放置配重；摆臂的一端装载微推力器同时另一端放置配重；在摆臂两边各贴臂摆放一个压力传感器。2.根据权利要求1所述的可测量持续推力的微推力测试装置，其特征在于，压力传感器为应变片式压力传感器，压力传感器通过底座固定在工作平台上。3.根据权利要求1所述的可测量持续推力的微推力测试装置，其特征在于，压力传感器可根据推力的测量需求更换，改变量程与分辨率。4.根据权利要求1所述的可测量持续推力的微推力测试装置，其特征在于，两个压力传感器对称摆放在摆臂两侧，离挠性轴距离可调；压力传感器摆放位置离挠性轴越近，则其对于推力的放大越大。5.根据权利要求1所述的可测量持续推力的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈瑞琪，鲍紫荆，章皓男，段卜仁，吴立志，张伟，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：