[发明专利]一种用于微牛级推力测量系统的气动标定装置

说明书

本发明涉及一种用于微牛级推力测量系统的气动标定装置，包括充气阀、存储气瓶、补压电磁阀、气动容腔及控制单元；充气阀的出气口端连接至存储气瓶的进气口端，充气阀的进气口端连接至外部气源，存储气瓶的出气口端连接至补压电磁阀的进气口，补压电磁阀的出气口连接至气动容腔的进气口；补压电磁阀与控制单元连接，控制单元控制补压电磁阀的通断，为气动容腔充入气体，并由气动容腔喷出气体产生推力。本发明采用气动力方法产生标准弱力，消除电磁干扰，采用贮气、供气一体化小型化设计，解除供气管路与推力测量系统的耦合，消除管路干扰。

技术领域

本发明涉及一种气动标定装置，属于航天器推进系统设计和应用技术领域。

背景技术

微牛级推力测量系统是评估高精度推力器性能、参数等设计要素的重要支撑设备，主要用于在地面上开展推力器的稳态推力、推力分辨率等核心性能参数的精确测量。

在对推力器开展正式推力标定之前，首先需要对微牛级推力测量系统进行自标定，即需要找到一种微小推力的标准源装置。目前常用的标定方法包括质量力标定和电磁力标定两大类。质量力标定基于标准质量的重力效应，由于在标定过程中质量块不能够随意增减，造成该方法调节范围有限；电磁力标定调节范围较宽，但较容易受到外界电磁场和微振动的影响，不易保持稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服微牛级推力测量系统标定过程中标准弱力源扰动大的技术难题，本发明提供一种用于微牛级推力测量系统的气动标定装置，采用气动力方法产生标准弱力，消除电磁干扰，采用贮气、供气一体化小型化设计，解除供气管路与推力测量系统的耦合，消除管路干扰；整个装置操作方便，可调节，精度高，适用范围宽。

本发明所采用的技术方案是：一种用于微牛级推力测量系统的气动标定装置，包括充气阀、存储气瓶、补压电磁阀、气动容腔及控制单元；充气阀的出气口端连接至存储气瓶的进气口端，充气阀的进气口端连接至外部气源，存储气瓶的出气口端连接至补压电磁阀的进气口，补压电磁阀的出气口连接至气动容腔的进气口；补压电磁阀与控制单元连接，控制单元控制补压电磁阀的通断，为气动容腔充入气体，并由气动容腔喷出气体产生推力。

一种用于微牛级推力测量系统的气动标定装置，还包括高压压力传感器和低压压力传感器；高压压力传感器连接至存储气瓶的出气口和补压电磁阀的进气口之间；低压压力传感器连接至补压电磁阀的出气口和气动容腔的进气口之间；高压压力传感器和低压压力传感器均与控制单元连接，控制单元通过采集高压压力传感器和低压压力传感器的压力信号，实时控制补压电磁阀的通断，实现气动容腔的压力补充。

一种用于微牛级推力测量系统的气动标定装置，还包括卸压电磁阀和均衡放气孔；卸压电磁阀的进气口与气动容腔的出气口连接，卸压电磁阀的出气口与均衡放气孔的进气口连接，均衡放气孔的出气口端与外界连通；均衡放气孔的底座固定在存储气瓶的出气口端面上；卸压电磁阀与控制单元连接，控制单元通过采集低压压力传感器的压力信号，实时控制卸压电磁阀的通断，实现气动容腔的压力卸放。

气动容腔包括容腔主体、外部上安装孔、外部下安装孔、压力监测接口、进气口、出气口以及推力孔；外部上安装孔设置在容腔主体上部，外部下安装孔设置在容腔主体下部；压力监测接口设置在容腔主体背面上部，用于安装低压压力传感器；进气口设置在容腔主体背面中部，用于与补压电磁阀连接；出气口设置在容腔主体背面下部，用于与卸压电磁阀连接；推力孔设置于容腔主体正面中心，推力孔用于在给定的容腔压力P下产生指定的标准推力F。

推力孔的孔径d采用下式计算：

一种用于微牛级推力测量系统的气动标定装置，还包括第一固定支架；第一固定支架安装在存储气瓶外部下安装孔和气动容腔的外部下安装孔之间，用于连接固定存储气瓶和气动容腔。