[发明专利]基于扭摆式的微推力测量装置

权利要求书

1.一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于包括：

扭摆平台：包括支架(17)、悬挂于支架(17)下方的扭丝(1)、扭丝(1)下方连接的平衡架(2)、分别固定于平衡架(2)左右两端的推力器(4)和配重杯(5)；其中，推力器施加使所述平衡架(2)绕扭丝(1)转动的作用力；所述配重杯(5)用以平衡推力器(4)的重力矩；

推力平衡执行器：用以平衡推力器产生的推力，包括装有液体的油槽(10)、固定连接在平衡架(2)下方的阻尼棒(11)、以及恒流泵(9)和比例积分微分控制器(8)；其中，阻尼棒底端浸入油槽里的液体内部，油槽(10)和恒流泵(9)通过管道构成封闭的回路，恒流泵(9)与比例积分微分控制器(8)电连接，比例积分微分控制器(8)通过传输线路(22)与位置敏感探测器(7)电连接，恒流泵(9)驱动油槽内的液体在回路中循环流动，液体运动时施加在阻尼棒上的粘滞力方向与推力器(4)的推力方向相同，从而平衡推力器产生的推力，所述阻尼棒(11)下端为实心球体，上端过盈固定在平衡架的左端销孔，阻尼棒垂直于水平面，并且实心球体完全被油槽内的液体浸没；

光杠杆装置：包括所述平衡架(2)的底部中端固定连接的反光镜(3)、平衡架下方的光源(6)和位置敏感探测器(7)；其中，反光镜(3)、光源(6)与位置敏感探测器(7)组成一个光杠杆装置，光源(6)发射的光束(23)通过所述反光镜(3)反射到所述位置敏感探测器(7)上的光敏面上，反光镜(3)和平衡架(2)的转动使得位置敏感探测器(7)的传输电流信号发生改变。

2.根据权利要求1所述的一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于：所述油槽是以扭摆平台中心为圆心、以阻尼棒距扭摆平台中心的距离为半径的C型环。

3.根据权利要求1所述的一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于：所述油槽内的液体为牛顿液体。

4.根据权利要求1所述的一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于：所述油槽内的液体为二甲基硅油，硅油在所述油槽内做匀速的层流流动。

5.根据权利要求1所述的一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于：所述油槽(10)安装在框架底座(18)上。

6.根据权利要求5所述的一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于：所述框架底座(18)下底面安装有调整支架(19)，用于调节框架的水平姿态，调整支架下面安装有防震垫(20)。

7.根据权利要求1所述的一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于：所述扭丝为单根纯度大于99.95％的钨丝。

8.根据权利要求1所述的一种基于扭摆式的微推力测量装置，其特征在于：所述平衡架的材料为硬质铝合金，平衡架整体为三角形结构。

9.利用权利要求1至8任意一项所述装置获得推力器推力的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)推力器(4)产生推力带动平衡架绕扭丝转动；

(2)平衡架的转动带动光杠杆装置的反光镜(3)转动，反光镜(3)的反射光在位置敏感探测器的光敏面上的位置发生变动，使得位置敏感探测器的传输电流信号发生改变；并将改变的电流信号传输给比例积分微分控制器；

(3)比例积分微分控制器根据电流信号的强弱对恒流泵发送相应大小的控制电压，恒流泵根据控制电压大小调节输送液体的流量，从而控制油槽里液体的流速；其中，流动液体对阻尼棒有粘滞力的作用，从而与推力器产生的推力平衡；

(4)计算阻尼棒的粘滞力；其中，阻尼棒的粘滞力与推力器的推力形成杠杆中的一对作用力，根据杠杆原理得到推力器的推力。