一种基于调制脉宽的微推力架自动标定装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于调制脉宽的微推力架自动标定装置及系统，装置包括：安装导向柱、摩擦杆、两组压电单元、滚珠滑杆；其中，安装导向柱设置于摩擦杆一端，并与外部连接板结构连接；摩擦杆的内部嵌套有滚珠滑杆，外部沿轴向依次设置有两组压电单元，每组压电单元包括两个相对于摩擦杆两侧设置的压电单元；响应于对压电单元的上电启动，压电单元沿摩擦杆的轴向产生运动，进而带动摩擦杆沿滚珠滑杆产生运动。本发明专利技术的压电单元运动幅度可调，最低可实现亚微米级的运动，并进一步对产生的拉力进行线性拟合，由此可预先得到调制脉宽对应的毫微牛量级的拉力拟合曲线，实现毫微牛量级推力的精确标定。精确标定。精确标定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于调制脉宽的微推力架自动标定装置及系统


[0001]本专利技术涉及电推力器
，尤其涉及一种基于调制脉宽的微推力架自动标定装置及系统。

技术介绍

[0002]电推进是指利用电场或磁场加速电离后的工质喷出产生推力的动力装置，已被广泛应用于航天器的各种推进任务，如航天器的姿态控制、轨道位置保持、轨道机动和星际飞行等。
[0003]在电推进发动机的研制过程中，需要对于发动机的推力大小进行精确测量。但由于电推进发动机推力都非常小，为毫牛甚至微牛量级，给推力的精确测量带来了一定的困难。为了消除推力测量装置的系统误差、提高测量精度，需要对测量装置进行高精度的标定，得到测量装置的输入力与输出信号之间的准确关系。现有的标定方法主要采取滑轮砝码法，标准砝码产生大小已知的重力，再通过滑轮将竖直方向的重力转变成水平方向的拉力，从而实现对测量装置的标定。
[0004]然而，滑轮砝码法在进行毫微牛量级推力标定时，存在的缺点是：
[0005](1)滑轮的摩擦力、悬线的重力和张力均不可精确预知，导致实际产生的标定力，即标定用的标准力与砝码示值之间的对应关系未知；
[0006](2)为了实现推力测量装置在不同量程下的精确标定，需要采用大量不同质量组合的砝码，使用比较繁琐；
[0007](3)悬线和托盘的自重导致无法进行比其更小的力的标定，影响了推力测量装置在更小推力范围内标定；
[0008](4)由于要更换不同的砝码，在进行真空环境的标定时，此方法非常繁琐，需要不断的对真空舱进行关舱抽真空和补气开舱操作；
[0009](5)手动加载砝码时，人工操作引起的抖动和晃动等现象会影响标定精度，需要较长的时间来达到静止，导致每一次的标定耗时较长。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是，如何实现毫微牛量级推力的精确标定；有鉴于此，本专利技术提供一种基于调制脉宽的微推力架自动标定装置及系统。
[0011]本专利技术采用的技术方案是，一种基于调制脉宽的微推力架自动标定装置，包括：安装导向柱、摩擦杆、两组压电单元、滚珠滑杆；
[0012]其中，所述安装导向柱设置于所述摩擦杆一端，并与外部连接板结构连接；
[0013]所述摩擦杆的内部嵌套有所述滚珠滑杆，外部沿轴向依次设置有两组所述压电单元，每组所述压电单元包括两个相对于所述摩擦杆两侧设置的压电单元；响应于对所述压电单元的上电启动，所述压电单元沿所述摩擦杆的轴向产生运动，进而带动所述摩擦杆沿所述滚珠滑杆产生运动。
[0014]在一个实施方式中，两组所述压电单元互为垂直方向设置。
[0015]在一个实施方式中，所述压电单元包括：基座、压电体、摩擦杆接触体；
[0016]其中，所述基座固定在所述压电体的一端，所述压电体另一端连接所述摩擦杆接触体；
[0017]所述压电体的内部与外表面分别连接正负电极，响应于上电后的电势变化，所述压电体沿所述摩擦杆的轴向方向产生运动。
[0018]在一个实施方式中，所述装置还包括：
[0019]第一支撑架，用于支撑其中一组所述压电单元；
[0020]第二支撑架，用于支撑另一组所述压电单元；
[0021]滚珠滑杆安装座，用于固定所述滚珠滑杆。
[0022]在一个实施方式中，所述摩擦杆为不易变形的金属材质制成，外部的摩擦层由表面粗糙且耐磨的非金属材料制成。
[0023]在一个实施方式中，所述安装导向柱通过间隙配合至外部的连接板结构。
[0024]在一个实施方式中，两组所述压电单元中，靠近所述安装导向柱的一组压电单元为平行于地面设置，另一组压电单元为垂直于地面设置。
[0025]本专利技术的另一方面还提供了一种基于调制脉宽的的微推力架自动标定系统，包括：如上任一项所述的基于调制脉宽的微推力架自动标定装置、电推进安装座、连接板、扭摆，配重块，位移传感器，阻尼器、标定控制器；
[0026]其中，所述扭摆一端设置有电推进安装座、连接板，所述连接板与所述自动标定装置连接；所述扭摆一端设置有配重块、位移传感器、阻尼器；
[0027]响应于所述标定控制器的脉冲电流控制，所述自动标定装置产生运动，以使得所述自动标定系统获得一个外部恒力。
[0028]采用上述技术方案，本专利技术的压电单元运动幅度可调，最低可实现亚微米级的运动，并进一步对产生的拉力进行线性拟合，由此可预先得到调制脉宽对应的毫微牛量级的拉力拟合曲线，实现毫微牛量级推力的精确标定。
附图说明
[0029]图1为根据本专利技术实施例的基于调制脉宽的微推力架自动标定系统结构示意图；
[0030]图2为根据本专利技术实施例的基于调制脉宽的微推力架自动标定装置结构示意图；
[0031]图3为根据本专利技术实施例的摩擦杆与滚珠滑杆组合体结构示意图；
[0032]图4为根据本专利技术实施例的压电单元结构示意图；
[0033]图5为根据本专利技术实施例的压电单元控制逻辑示意图。
[0034]附图标记
[0035]1‑
真空仓，2
‑
电推进安装座，3
‑
自动标定装置，4
‑
连接板，5
‑
扭摆，6
‑
配重块，7
‑
位移传感器，8
‑
阻尼器，9
‑
自动标定控制器，10
‑
穿舱法兰，11
‑
传感器控制器，12
‑
数据处理前端；
[0036]13
‑
安装导向柱，14
‑
摩擦杆，15
‑
压电单元，16
‑
第一支撑架，17
‑
支撑架，18
‑
滚珠滑杆安装座，19
‑
滚珠滑杆；
[0037]151
‑
基座，152
‑
压电体，153
‑
摩擦杆接触体。
具体实施方式
[0038]为更进一步阐述本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术进行详细说明如后。
[0039]在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。
[0040]还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
[0041]如在本文中使用的，用语“基本上”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于调制脉宽的微推力架自动标定装置，其特征在于，包括：安装导向柱、摩擦杆、两组压电单元、滚珠滑杆；其中，所述安装导向柱设置于所述摩擦杆一端，并与外部连接板结构连接；所述摩擦杆的内部嵌套有所述滚珠滑杆，外部沿轴向依次设置有两组所述压电单元，每组所述压电单元包括两个相对于所述摩擦杆两侧设置的压电单元；响应于对所述压电单元的上电启动，所述压电单元沿所述摩擦杆的轴向产生运动，进而带动所述摩擦杆沿所述滚珠滑杆产生运动。2.根据权利要求1所述的基于调制脉宽的微推力架自动标定装置，其特征在于，两组所述压电单元互为垂直方向设置。3.根据权利要求2所述的基于调制脉宽的微推力架自动标定装置，其特征在于，所述压电单元包括：基座、压电体、摩擦杆接触体；其中，所述基座固定在所述压电体的一端，所述压电体另一端连接所述摩擦杆接触体；所述压电体的内部与外表面分别连接正负电极，响应于上电后的电势变化，所述压电体沿所述摩擦杆的轴向方向产生运动。4.根据权利要求3所述的基于调制脉宽的微推力架自动标定装置，其特征在于，所述装置还包括：第一支撑架，用于支撑其中一组所述压电单元；第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红霞，苏业环，谢侃，
申请(专利权)人：遨天科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：