[发明专利]基于扭摆式的微推力测量装置

说明书

本发明提供一种基于扭摆式的微推力测量装置，主要包括：扭摆平台、推力平衡执行器和光杆装置，扭摆平台：包括支架、扭丝、平衡架、推力器、配重杯，当推力器产生推力时，平衡架绕扭丝转动；推力平衡执行器：用以平衡推力器产生的推力，包括油槽、阻尼棒、恒流泵、比例积分微分控制器；光杠杆装置：包括反光镜，光源和位置敏感探测器，反光镜与光源和位置敏感探测器组成一个光杠杆装置；该测量装置采用扭矩平衡原理和光杠杆原理，将微小推力转化为位置敏感探测器的输出电流信号，再结合比例积分微分控制器智能地控制恒流泵的输出液体流量，计算出阻尼棒受到的粘滞力大小，从而得到待测推力大小，整个测试过程的操作、控制和使用简便，易于掌握。

技术领域

本发明涉及用于微推力装置的测量系统领域，特别是一种基于扭摆式的微推力测量装置。

背景技术

随着科学技术的进步，微、电推力器技术在航空航天等许多领域都有广泛的应用，推力器地面试验中微小推力测量技术是一项关键技术，只有获得实测的推力，才能获取推力器的实际性能参数，并开展进一步的设计和研制工作。推力器的推力在毫牛甚至微牛量级，传统的力学测量方法无法实现。因此，有必要研制一种微推力测量装置来满足推力器发展的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于扭摆式的微推力测量装置。

为实现以上目的，本发明技术方案如下：

一种基于扭摆式的微推力测量装置，包括：

扭摆平台：包括支架、悬挂于支架下方的扭丝、扭丝下方连接的平衡架、分别固定于平衡架左右两端的推力器和配重杯；其中，推力器施加使所述平衡架绕扭丝转动的作用力；所述配重杯用以平衡推力器的重力矩；

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、固定连接在平衡架下方的阻尼棒、以及恒流泵和比例积分微分控制器；其中，阻尼棒底端浸入油槽里的液体内部，油槽和恒流泵通过管道构成封闭的回路，恒流泵与比例积分微分控制器电连接，比例积分微分控制器通过传输线路与所述位置敏感探测器电连接，恒流泵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的推力方向相同，从而平衡推力器产生的推力；

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

作为优选方式，所述阻尼棒下端为实心球体，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。

作为优选方式，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。确保油槽中液体的流动方向与推力器的推力方向平行。

作为优选方式，所述油槽内的液体为牛顿液体。

作为优选方式，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。

作为优选方式，所述油槽安装在框架底座上。

作为优选方式，框架底座下底面安装有调整支架，用于调节框架的水平姿态，调整支架下面安装有防震垫。

作为优选方式，所述扭丝为单根纯度大于99.95％的钨丝。

作为优选方式，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。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种利用上述装置获得推力器推力的方法，包括如下步骤：

(1)推力器产生推力带动平衡架绕扭丝转动；