[发明专利]一种对称钟摆式微推力测量装置

权利要求书

1.一种对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于包括：第一支撑架(110)、第二支撑架(120)、第一轴承(21)、第二轴承(22)、支撑棒(3)、第一轴承盖(41)、第二轴承盖(42)、第一摆臂(51)、第二摆臂(52)、第一底盘(61)、第二底盘(62)、第一连接件(71)、第二连接件(72)和高速摄影仪(11)；其中，

所述第一轴承(21)通过所述第一轴承盖(41)与所述第一支撑架(110)的顶端相连接，所述第二轴承(22)通过所述第二轴承盖(42)与所述第二支撑架(120)的顶端相连接；

所述支撑棒(3)的一端穿过第一摆臂(51)与所述第一轴承(21)相连接，所述支撑棒(3)的一端与第一摆臂(51)固定连接；

所述支撑棒(3)的另一端穿过第二摆臂(52)与所述第二轴承(22)相连接，所述支撑棒(3)的另一端与第二摆臂(52)固定连接；

所述第一底盘(61)的两个顶角通过第一连接件(71)与第一摆臂(51)的一端相连接，所述第一底盘(61)的其余两个顶角通过第一连接件(71)与第二摆臂(52)的一端相连接；

所述第二底盘(62)的两个顶角通过第二连接件(72)与第一摆臂(51)的另一端相连接，所述第二底盘(62)的其余两个顶角通过第二连接件(72)与第二摆臂(52)的另一端相连接；

所述第一底盘(61)设置推力器，所述第二底盘(62)设置配重物体；

所述高速摄影仪(11)在第一支撑架(110)一侧；

推力器工作时驱动第一摆臂(51)和第二摆臂(52)偏转，带动支撑棒(3)转动，高速摄影仪(11)拍摄记录支撑棒端面的预设方向标记，通过图像处理获得摆臂的摆动角，根据推力器和配重物体的重量差、摆臂的摆动角得到推力器的推力。

2.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：所述第一支撑架(110)和所述第二支撑架(120)结构相等，均为梯形支架，所述第一支撑架(110)和所述第二支撑架(120)的底端均与防震平台采用螺丝固定连接。

3.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：所述第一支撑架(110)的顶端开设有第一凹槽，所述第一轴承(21)设置于第一凹槽内。

4.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：所述第二支撑架(120)的顶端开设有第二凹槽，所述第二轴承(22)设置于第二凹槽内。

5.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：所述第一轴承(21)和所述第二轴承(22)均为深沟球轴承。

6.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：所述第一摆臂(51)为X型对称式的摆臂设计，与支撑棒采用螺丝连接。

7.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：所述第二摆臂(52)为X型对称式的摆臂设计，与支撑棒采用螺丝连接。

8.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：第一支撑架(110)和第二支撑架(120)的底端均开有多个通孔(8)；其中，相邻通孔(8)的间距为25mm倍数，每个通孔(8)直径为

9.根据权利要求1所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：推力器的推力为：

Mgsinθ_t＝f(t)

其中，M为推力器减掉配重物体后的质量，θ_t为t时刻摆臂的偏转角，f(t)为推力器的推力。

10.根据权利要求9所述的对称钟摆式微推力测量装置，其特征在于：推力器的推力通过以下步骤得到：

所述对称钟摆式微推力测量装置未加挠性轴或阻尼器，所以无需考虑阻尼产生的力矩，则推力的计算公式为：

其中，J为转动惯量，M为推力器减掉配重后的质量，θ_t为t时刻摆臂的偏转角，L为推力器的力臂，l为推力的力臂，f(t)为待求的推力；为偏转角的角加速度；

通过对高速摄影仪拍摄的图像进行数据处理可获得摆臂的偏转角，此偏转角会在稳定值处做简谐振动，取简谐振动的中间值作为推力与阻力的平衡状态，此时则推力计算公式为：MgLsinθ_t＝f(t)l；

预设摆臂的重心在轴承中心，若以推力器喷口处作为推力的作用点，那么在摆臂运动的平面上，推力方向过推力器重心，则推力的力臂与推力器力臂大小相等，即L＝l，推力f(t)计算公式化简为：Mgsinθ_t＝f(t)。