[发明专利]一种阶跃扭矩加载系统及其方法

说明书

本发明实施例公开了一种阶跃扭矩加载系统及其方法，所述系统包括：两个阶跃力加载装置；以及位于两阶跃力加载装置之间的加载工装；两个阶跃力加载装置分别通过磁性垫块与所述加载工装连接；所述阶跃力加载装置包括：底座；通过升降杆装配于底座上的扭矩加载组件；以及通过加载杆与所述扭矩加载组件连接的电磁铁；所述扭矩加载组件包括安装座，位于所述安装座内的拉压弹簧，连接于所述拉压弹簧一端的扭转手柄，以及连接于拉压弹簧远离所述扭转手柄一端的水平梁；所述拉压弹簧的轴线与所述升降杆的轴线垂直。本系统可避免现有技术中需人为剪断或烧断软线所导致的两套阶跃力加载装置存在加载时间差的问题。

技术领域

本发明涉及卫星扰动特性测量领域。更具体地，涉及一种阶跃扭矩加载系统及其方法。

背景技术

卫星的数传天线和太阳翼驱动机构等旋转活动部件正常工作时所诱发的扰动扭矩将对卫星的指向精度和成像质量产生影响，有必要通过地面试验测量获得旋转活动部件的扰动扭矩特性，为卫星的扰动抑制设计提供输入。压电式扰动扭矩测量平台由于具有刚度高、中高频性能良好等优点，在卫星扰动特性测量领域得到了广泛应用，但受压电材料的电荷泄漏影响，压电式扰动扭矩测量平台低频、超低频性能欠佳，更无法实现静态测量。

考虑到卫星旋转活动部件的扰动扭矩量级很低，通常为10^-3N·m量级，但频率成分可覆盖10^-1Hz～10³Hz频段，因此，如何实现压电式扰动扭矩测量平台全频段的高精度标定至关重要。

压电式扰动扭矩测量平台由若干个一维压电式力传感器合理布局组合形成。根据一维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该传感器的电压灵敏度和放电时间常数，并进一步利用放电时间常数计算获得该传感器的补偿函数，从而可实现压电式力传感器全频段的高精度标定。同理，压电式扰动扭矩测量平台也可通过对其加载已知阶跃扭矩进行全频段的高精度标定。

阶跃扭矩可通过大小相等、方向相反且作用线不相交的两个无加载时间差的阶跃力简化获得，因此阶跃扭矩加载系统可通过两套阶跃力加载装置组合形成。现有的阶跃力加载装置为被加载对象与砝码之间利用软线连接，通过剪断或烧断软线实现量值为砝码重力的阶跃力加载。这种阶跃力加载装置组合形成的阶跃扭矩加载系统存在两个客观因素将直接影响阶跃扭矩的加载品质，一方面，软线悬挂砝码将形成一个单摆或圆锥摆系统，在摆动干扰下软线所承受的拉力并非静态力，即剪断或烧断软线后对被加载对象施加的并非为标准阶跃力；另一方面，很难实现两套阶跃力加载装置同时剪断或烧断软线，有可能对被加载对象施加了两个存在加载时间差的阶跃力。综上所述，为了实现压电式扰动扭矩测量平台全频段的高精度标定，亟需一种无干扰阶跃扭矩加载系统。目前，国内外尚未见有关此类无干扰阶跃扭矩加载系统。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的至少一个问题在于提供一种可实现压电式扰动扭矩测量平台全频段的高精度标定的阶跃扭矩加载系统。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种包括上述阶跃扭矩加载系统的阶跃扭矩测试方法。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的一方面，本发明提供一种阶跃扭矩加载系统，所述系统包括：

两个阶跃力加载装置；以及

位于两阶跃力加载装置之间的加载工装；

两个阶跃力加载装置分别通过磁性垫块与所述加载工装连接；

两磁性垫块在所述加载工装上的位置呈中心对称设置；

所述阶跃力加载装置包括：

底座；

通过升降杆装配于底座上的扭矩加载组件；以及

通过加载杆与所述扭矩加载组件连接的电磁铁；