[发明专利]一种基于流量计的μN推力器及使用方法

权利要求书

1.一种基于流量计的μN推力器，其特征在于，包括：气瓶、流量计、缓冲室以及控制器，其中：

所述气瓶和所述流量计连接，所述流量计和所述缓冲室连接；

所述控制器分别与所述气瓶、所述流量计和所述缓冲室电连接，分别用于控制所述气瓶内的压力，控制所述流量计进行流量设定以及控制所述缓冲室的温度；

所述流量计用于根据所需推力设定气体的流量，控制气体进入缓冲室的流量情况，使进入缓冲室的气体流量保持在初始的设定Qset范围内，为缓冲室提供稳定的气体，并且通过流量计可以计算出通气时间和气体的体积；

所述缓冲室的端部设置有喷口，用于喷射气体；

所述控制器通过压力控制系统与所述气瓶连接，控制器通过压力控制系统对气瓶内气体的压力进行控制，压力控制系统包括压力控制模块，压力调零模块以及A/D转换器，控制器通过压力控制模块控制气瓶内气体的压力，通过压力调零模块控制调整压力表归零，通过A/D转换器将压力信号和数字控制信号进行转换；

所述控制器通过温度控制系统与所述缓冲室连接，控制器通过温度控制系统对缓冲室内的温度进行控制，温度控制系统包括温度控制模块，温度调零模块以及A/D转换器，控制器通过温度控制模块控制缓冲室内的温度，通过温度调零模块控制调整温度表归零，通过A/D转换器将温度信号和数字控制信号进行转换；

所述缓冲室的上方设置有加热丝，所述加热丝通过加热系统与所述控制器连接；

控制器内部设置有PID控制模块，PID控制模块通过加热驱动电路与加热丝连接，用于对缓冲室内的温度进行闭环PID控制，控制器会通过温度控制系统实时获得缓冲室内的温度，并且与初始设定的温度值Tset进行比对，然后进行误差计算，根据误差计算结果，控制器内部的PID控制模块通过加热驱动电路调节加热丝的加热功率，使缓冲室内的温度始终保持在设定的温度值Tset范围内。

2.如权利要求1所述的基于流量计的μN推力器，其特征在于，所述气瓶和所述流量计之间依次连接有自锁阀和减压阀，所述控制器通过电磁阀驱动电路与所述自锁阀连接。

3.如权利要求2所述的基于流量计的μN推力器，其特征在于，通过所述控制器调节所述气瓶、所述自锁阀以及所述减压阀，使气体的压力为0.3-0.5MPa。

4.一种使用权利要求1-3中任一项所述的基于流量计的μN推力器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）控制器接收地面设置指令，通过对推力数据F和公式F=P*V*M*S/(R*Tj*t)进行计算，得出初始设定的流量值Qset和温度值Tset，其中P表示大气压强，V表示1mL下气体体积，M表示气体摩尔质量，S表示气体均方根速度，R表示气体摩尔质量，Tj表示开尔文温度，t表示时间；

（2）调节控制器，根据初始设定的流量值Qset设定流量计的流量，根据初始设定的温度值Tset通过温度控制系统调节缓冲室的温度；

（3）接到开机指令后，控制器通过电磁阀驱动电路打开自锁阀，使气瓶内的气体流入到流量计；

（4）通过减压阀以及压力控制系统的调节，使进入到流量计的气体压力保持在0.3-0.5MPa；

（5）通过流量计对进入的气体进行流量调节控制，使输出进入缓冲室的气体的流量能够始终控制在初始设定的流量值Qset范围内；

（6）气体进入缓冲室后，控制器通过加热系统调节加热丝对缓冲室进行加热，使缓冲室的温度始终控制在初始设定的温度值Tset范围内；

（7）气体分子在缓冲室内发生热运动，会与缓冲室管壁进行热量交换，气体分子的动能提高，从缓冲室端部的喷口喷出，获得所需的推力。