[发明专利]一种微幅角振动激励器

说明书

技术领域

本发明涉及一种角振动激励器。

背景技术

随着航天器成像分辨率的显著提升，成像质量受微振动的影响程度也更加明显。星上活动部件如帆板驱动机构、天线驱动机构等主要扰动成分均表现为微幅角振动，光学相机最为敏感的也是角振动，因此，开展地面试验研究上述活动部件的角振动特性对卫星成像质量的影响必不可少。为了直接测量这些角振动的影响，需要安装上述活动部件以及相连的太阳翼、天线等，并使之处于在轨展开工作的状态。但在实际试验中，由于试验场地、周期和成本等限制，往往达不到以上试验条件。因此，有必要研制一种激励器来模拟上述部件的角振动特性，使卫星在活动部件无法安装的情况下仍可开展角振动特性的影响性测试。

浙江大学何闻等发明了“一种电磁驱动式角振动台”(专利号CN201410442973)，该发明由外壳、工作台面、带动工作台面旋转的主轴、动圈组件、磁路组件、电粘弹性反馈控制组件、空气轴承和角位移传感器组成，解决了角振动台失真度高的问题；中船重工集717所闫峰等发明的“大载荷机械式角振动台”(专利号CN201010245422)由台架，台面、主轴，弹簧阻尼器支撑、变频调速电机及惯性激振器组成，以较简单的结构形式实现了大载荷下的角振动。上述角振动台具有各自的优势，但是由于设计初衷是用于计量校准或船舶工业使其结构尺寸大，振动幅值大，与星上活动部件的安装接口、振动幅值(小到千分之牛米或百分之角秒量级)等不匹配。清华大学郑钢铁提出的“一种宽频角振动激励装置”(专利号CN201110282869)包括刚性底座，激振器、柔性悬吊、角加速度计、振动控制仪、功率放大器和控制计算机组成，具有精度高、可在较宽频段上实现角振动激励的特点，但该装置在在输出角振动信号的同时往往还有附加力或力矩。“一种矿山用筛分设备”(专利号CN201520409766)等矿山设备技术领域发明，由电机通过驱动具有偏心质量的激振器，从而使筛床作周期性的不对称往复机械振动，输出信号为线振动而非角振动。因此，上述发明均无法满足星上活动部件角振动模拟测试的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提出了一种微幅角振动激励器，结构简单紧凑，阻尼小频响快，输出的扭矩或角位移信号精度高、幅值小，用于模拟星上活动部件的微幅角振动或者提供标准角振动信号输出，以获取扰动角振动信号对敏感载荷性能的影响。

本发明的技术解决方案是：一种微幅角振动激励器，包括：底座、动子、挠性铰链、n个音圈电机、驱动器，其中，n为正整数；底座、动子同轴，组合对接形成中空的圆柱体结构；音圈电机离开底座的轴线，横向安装在底座和动子间对接的间隙处，音圈电机的活动端、固定端分别与底座、动子连接，各音圈电机产生推力之合力为且只产生扭矩；挠性铰链与底座、动子同轴，安装在圆柱体结构中部，两端分别与底座、动子相连，用于支撑动子同时传递动子的扭转变形；驱动器与音圈电机连接，驱动音圈电机的活动端产生推力。

所述挠性铰链包括上安装台、下安装台、弹簧片，各弹簧片安装在上安装台和下安装台之间，沿周向分布。

所述挠性铰链的上安装台或下安装台为圆柱形。

所述弹簧片关于挠性铰链的中心轴对称分布，沿上安装台、下安装台的周向均匀分布。

所述挠性铰链的强度满足如下关系：其中，σ_max为挠性铰链最大承载应力，σ_rk为挠性铰链的材料的疲劳极限，n₁为安全系数。

所述挠性铰链的柔度矩阵满足沿Z轴方向转动的柔度系数远大于柔度矩阵中的其他元素，其中，坐标系以下安装台中心为坐标原点，Z轴沿挠性铰链对称轴并指向上安装台，X轴方向沿下安装台半径方向，Y轴由右手法则确定；柔度矩阵中元素代表第j个自由度方向作用载荷对第m个自由度方向的柔度系数，m＝1,2,...,6，j＝1,2,...,6；其中，下角标1～6分别代表挠性铰链的六个自由度方向，下角标1代表沿X轴平移、下角标2代表沿Y轴平移、下角标3代表沿Z轴平移、下角标4代表绕X轴转动、下角标5代表绕Y轴转动、下角标6代表绕Z轴转动。

所述挠性铰链的材料为弹簧钢。

所述底座或动子的一阶基频f₀≥1.2f_cmax，其中，f_cmax代表微幅角振动激励器的测量频段上限。