[发明专利]用于卫星力限振动试验的三向通用测力平台

说明书

技术领域

本发明属于航天器力学环境试验领域，具体涉及一种用于航天器力限控制振动试验的测力装置。

背景技术

在国内航天器振动试验中，传统的加速度控制方法得到了广泛应用。然而该方法在航天器产品共振频段存在着明显的缺陷，在振动试验过程中由于界面阻抗的不同使得航天器结构会经受远高于实际发射环境的加速度响应，即产生过试验问题，过试验会导致航天器上安装的天线、太阳翼、电源、各种敏感器等有效载荷分系统、部组件甚至是主结构的损坏，降低航天器工作的可靠性和寿命。

力限控制振动试验方法是在传统的加速度控制方法的基础上，引入力响应限幅控制技术，试验中要求试验件(航天器或航天器部件)同时满足加速度试验条件和力响应限幅控制条件。采用这种加速度与力的双重控制的技术可以较真实的复现试验件在发射状态下系统共振时的响应情况，在很大程度上缓解由于试验件界面阻抗动力吸振效应引起的过试验问题，有效保护试验件的安全。

测力装置是开展力限控制振动试验的必备设备，其性能和技术指标直接决定力限试验控制的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于卫星力限振动试验的三向测力平台，应用于卫星力限振动试验。该测力平台与卫星振动夹具配合可以获得卫星振动试验时三个方向的力的大小，测得的力信号用于给振动控制系统进行力限控制。

本发明的另一目的是利用上述三向测力平台进行试验件有效性校核的方法，该方法能够可靠、高效的进行试验件力限振动试验的校验。

本发明的用于卫星力限振动试验的三向测力平台，包括上辅助工装、下辅助工装以及设置在两个辅助工装之间的三向力传感器，上辅助工装、下辅助工装和三向力传感器之间进行机械连接，机械连接的预紧力应能保证它们接触面之间配合紧密，保证三向力传感器和辅助工装之间的预紧力大于力传感器所受最大力，并且保证力测量装置在承受纵向或横向力时多个力传感器之间受力均匀；三向力传感器获取的力信号通过力信号调节系统进行合力和合力矩计算并电通信给振动试验控制系统进行力限控制。

其中，力信号调节系统通过以下公式进行合力和合力矩的计算：

设试验件纵向试验时沿Z轴方向振动，横向试验时沿Y轴方向振动，则X轴垂直于Y轴和Z轴，从而建立几何坐标系；

在试验件振动试验中，将第i号力传感器测量得到的X、Y、Z向分力(时域信号)分别设为F_x(i)、F_y(i)和F_z(i)，第i号力传感器所在的坐标值设为(x(i)，y(i)，z(i))，坐标值有正负号，由分力分别计算得到的绕X轴、Y轴、Z轴的力矩分别设为M_x(i)、M_y(i)和M_z(i)：

M_x(i)＝F_z(i)×y(i) ………………………………………………(1)

M_y(i)＝-F_z(i)×x(i)………………………………………………(2)

M_z(i)＝-F_x(i)×y(i)+F_y(i)×x(i)………………………………(3)

合力及合力矩测量值计算公式如下：