[发明专利]一种无干扰负阶跃力施加装置和方法

说明书

本发明的实施例公开一种无干扰负阶跃力施加装置和方法，包括：直线轴承系统(4)，通过紧固装置(2)和转接装置(3)安装于支架系统(1)中部；所述直线轴承系统(4)顶部与细线(6)连接，砝码(4.8)放置于所述直线轴承系统(4)底部的托盘(4.6)上表面的中心位置；滑轮系统(5)通过紧固装置(2)固定在支架系统的(1)的顶部，用于保证所述细线(6)的走线；电磁铁(7)，左侧面布置有半圆形封闭环，用于与所述细线(6)连接；电源系统(8)，用于对所述电磁铁(7)进行供断电操作；磁性垫块(9)粘贴于被加载对象表面。

技术领域

本发明涉及测量领域。更具体地，涉及一种无干扰负阶跃力施加装置和方法。

背景技术

航天器的反作用轮、控制力矩陀螺和太阳翼驱动机构等活动部件在轨工作时诱发的六自由度微振动将明显降低航天器的成像质量和指向精度，有必要通过地面试验测量获得各活动部件的微振动特性，从而指导航天器的微振动抑制设计。压电式六自由度微振动测量平台由于具有整体结构刚度高、中高频性能良好等优点，在活动部件的微振动测量中得到了广泛应用，但受压电材料电荷泄漏影响，该测量平台低频、超低频性能欠佳，且不能进行静态测量。考虑到活动部件的微振动量级很低，通常为10^-3N和10^-3N·m量级，且可覆盖10^-1Hz～10³Hz频段，因此，如何实现压电式六自由度微振动测量平台全频段的高精度标定至关重要。

压电式六自由度微振动测量平台由若干单向压电式力传感器合理布局组合而成。根据压电式力传感器的微分方程可知，其在已知阶跃力作用下的电压响应为指数衰减曲线，可通过曲线拟合获得传感器的电压灵敏度和放电时间常数，并利用放电时间常数计算获得传感器的补偿函数，从而可实现压电式力传感器全频段的高精度标定。同理，压电式六自由度微振动测量平台也可通过对其施加已知阶跃力进行全频段的高精度标定。

现有的阶跃力加载装置为被加载对象与砝码之间利用细线连接，砝码处于自由悬挂状态，通过剪断或烧断细线从而实现对被加载对象施加量值为砝码重力的负阶跃力。但这种加载方法存在两个客观因素将直接影响加载精度，一方面，砝码通过细线悬挂将形成一个摆动系统，在摆动干扰下细线承受的拉力并非静态力，即剪断或烧断细线后对被加载对象施加的并非为标准的阶跃力；另一方面，在进行剪断或烧断细线的过程中，由于人为操作将引入不必要的人为干扰因素，从而影响阶跃力的加载精度。

发明内容

有鉴于此，为了实现压电式六自由度微振动测量平台的全频段高精度标定，本发明的实施例提供一种无干扰的阶跃力加载装置，包括：

直线轴承系统，通过紧固装置和转接装置安装于支架系统中部；

所述直线轴承系统顶部与细线连接，砝码放置于所述直线轴承系统底部的托盘上表面的中心位置；

滑轮系统通过紧固装置固定在支架系统的的顶部，用于保证所述细线的走线；

电磁铁，左侧面布置有半圆形封闭环，用于与所述细线连接；

电源系统，用于对所述电磁铁进行供断电操作；

磁性垫块，粘贴于被加载对象表面；

当所述电源系统对所述电磁铁进行供电时，所述电磁铁具有磁力，能吸附于所述磁性垫块的表面，使所述细线处于拉紧状态。

在一个具体实施例中，所述直线轴承系统由直线轴承、直线轴承外套、滑杆、限位螺栓、转接螺母、托盘、支撑梁以及砝码组成；

其中，

所述直线轴承外套沿竖直方向布置有圆形通孔，用于与所述直线轴承外径进行过盈配合；

所述直线轴承外套沿水平方向布置有两个通孔，通过螺栓螺母与所述转接装置右端两个通孔拧紧装配；