[发明专利]一种用于微推力器测试系统的标定装置及方法

说明书

本发明涉及一种微推力器测试系统的标定装置及方法，通过电磁测力装置模拟微推力器产生的微推力大小，并利用磁铁将所述电磁测力器产生的电磁力转换为磁铁所受作用力的变化，简化了所述电磁力的测量过程。同时利用通电螺线圈作为电磁测力装置的主要结构，能够很大程度上避免环境对测试结果的影响，提高对微推力器产生的微推力测量的精确度。

技术领域

本发明涉及力的测量技术领域，特别是涉及一种用于微推力器测试系统的标定装置及方法。

背景技术

随着科学技术的进步与发展，小型卫星正在受到越来越多的关注和应用。微推力器是微小卫星的动力部件，对卫星姿态调节和轨道调节具有重要作用，因此，微推力器的性能直接关系到微小卫星的广泛应用。但由于微推力器的推力通常在微牛顿到毫牛顿量级，对微推力器的推力进行测试往往是微推力器设计和制造过程中的难点问题。

然而，现有的微推力器测试系统对微推力器产生的微推力进行模拟测量时，往往存在受环境温度影响大、测试结果不够精确的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种微推力器测试系统的标定装置及方法，能够减少常温环境与真空环境的差异对测试结果的影响，得到更加精确的测试结果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于微推力器测试系统的标定装置，包括

称重装置，用于测量磁铁所受作用力；所述磁铁通过设置于所述称重装置的感应区表面的磁铁支撑杆固定；

电磁测力装置，用于模拟所述微推力器产生的微推力，通过支架悬空置于所述称重装置的感应区上方；所述电磁测力装置包括中空螺线管和两个分别缠绕在所述中空螺线管两端的绕向相反、线圈匝数相同的线圈，所述中空螺线管竖直放置于所述称重装置的感应区上方，所述磁铁位于所述中空螺线管内部；所述线圈连接稳流电路，通过所述稳流电路为所述线圈供电来驱动所述电磁测力装置对所述磁铁施加作用力；

根据所述稳流电路的电流与所述磁铁所受作用力的关系，确定微推力器的电流值与微推力大小的关系，完成对所述微推力器产生的微推力的标定。

可选的，所述支架设置有固定杆，所述固定杆一端与所述支架的主体相连，另一端设置有三维调节器，所述三维调节器与所述电磁测力装置的中空螺线圈固定连接，所述三维调节器包括X方向旋钮、Y方向旋钮与Z方向旋钮，用于在X、Y、Z方向上调节所述电磁测力装置的位置。

可选的，所述支架包括竖直设置的第一支撑杆和第二支撑杆，横向设于所述第一支撑杆和所述第二支撑杆之间的水平支撑杆；所述固定杆的顶端与所述水平支撑杆固定连接，所述固定杆的底端与所述三维调节器连接。

可选的，所述电磁测力装置对所述磁铁的作用力大小通过改变所述磁铁距线圈的距离进行调节，所述作用力与所述距离满足其中，I为所述稳流电路电流值，L为线圈的等效电感，z为所述磁铁距施力线圈的距离。

可选的，所述称重装置替换为压力感应装置。

本发明还提供了一种利用上述标定装置的微推力器标定方法，其特征在于，所述方法包括：

连接所述电磁测力装置与稳流电路，记录所述稳流电路的电流值；

在所述电磁测力装置对所述磁铁产生作用力后，获取所述称重装置的示数变化值，得到所述磁铁的变化重力；

根据所述稳流电路电流值与所述称重装置的示数变化值计算得到所述变化重力的力矩；

根据力矩平衡原理通过所述变化重力的力矩得到所述电磁测力装置的电磁力矩；

改变所述稳流电路的电流值，返回所述“在所述电磁测力装置对所述磁铁产生作用力后，获取所述称重装置的示数变化值”的步骤，得到不同电流值所对应的电磁力矩值，绘制所述电磁力矩值随所述电流值变化的曲线图；