[发明专利]一种微推力测量装置

说明书

本发明公开了一种微推力测量装置，属于测力装置技术领域，具体涉及微推力测量技术领域，包括支架，所述支架的上部一侧设置有固定架，所述固定架上安装有两个左右对称的XY位移平台，所述固定架的下方设置有力臂，所述力臂的一端通过顶针与所述支架活动连接，所述力臂上设置有可移动的推进器固定座，每个所述XY位移平台与所述力臂之间通过扭丝连接，所述扭丝、所述力臂及位于所述XY位移平台上的所述扭丝的连接线之间形成直角梯形。在推力器的推力不变的情况下，根据测试实际所用真空仓的大小，对测量装置的L、L3、L2、L1中的单个或者几个长度值进行更改，使角位移变大，实现对灵敏度的提升，使分辨力变小，测量更加精确。

技术领域

一种微推力测量装置，本发明属于测力装置技术领域，具体涉及微推力测量技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，微推进器正受到更多的关注和应用。它是空间任务极其重要的组成部分，其性能也决定了空间任务的执行质量甚至成败。微推进器的推力通常在毫牛甚至微牛级别，传统力学测量方法无法实现。

目前国内外公开的测量推力器推力的装置有以下五种典型结构，分别是天平、扭摆、单摆、形变结构和三线摆。其中天平结构存在摩擦力的问题，单摆结构存在推进器重力问题，重力会对精度产生影响，变形结构存在振动问题；扭摆结构调平困难，三线摆因为有三根扭丝，扭丝对精度的影响很大。

申请号CN201010601029.7公开了扭摆式高精度微推力测量系统，支撑架的横杆上设有位置调节器，所述刚性轴的底端连接有石蜡固化杯，翅片结构设在石蜡固化杯内、并以刚性轴为中心轴中心对称的设在刚性轴下部上；推力杠杆的长臂端上设有微推进器，以及与微推进器相配的线性位移传感器；推力杠杆短臂端上设有配重杯；所述推力杠杆通过柔性铰链以保持水平状态的与刚性轴的顶端连接；所述连接线一端悬吊连接在位置调节器上，另一端连接在柔性铰链的轴线上；连接线上端所连接的位置调节器，可以自由调节棉线悬挂点的位置；旋转杠杆系统通过连接线上端悬挂于该位置调节器。本发明结构简单、体积小、精度高、使用方便，能满足微推力装置的实验测量要求，具有良好的应用前景。

上述专利由于调整位置的挠性轴上方连接线在测试过程中易收到外部扰动而引入测量精度低的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种微推力测量装置，以解决现有的测量精度低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种微推力测量装置，包括支架，所述支架的上部一侧设置有固定架，所述固定架上安装有两个左右对称的XY位移平台，所述固定架的下方设置有力臂，所述力臂的一端通过顶针与所述支架活动连接，所述力臂上设置有可移动的推进器固定座，每个所述XY位移平台与所述力臂之间通过扭丝连接，所述扭丝、所述力臂及位于所述XY位移平台上的所述扭丝的连接线之间形成直角梯形。

本申请中：当推力器开始工作时，使力臂以顶针为轴旋转一定角度θ，为后续测量提供可测的角位移量。旋转角度θ的理论推导如下：

推进器固定座上安装有推进器，竖直的扭丝与倾斜扭丝上部水平距离为L1，倾斜扭丝与顶针的距离为L3，推进器在L3上可以任意位置固定，力臂为L，当推力器工作，力臂的角位移从0变为θ，由于θ的变化很小，可以认为，受力平面从L3变为L3′，相应的力臂与倾斜扭丝上端固定点之间的距离为L2′，此时扭丝L4在摆动平面上投影为I′，此时转轴θ角时，L4与I′的夹角为

倾斜扭丝上的拉力随着力臂转角的改变而发生变化，其分量产生的回复力距也不断变化，当力臂转角为θ时，产生的回复力为F_b

式中，F_b为倾斜扭丝拉力在水平方向的分量，G为倾斜扭丝所受的重力；

倾斜扭丝产生的回复力距为：