[发明专利]一种扭摆式微小推力测量装置及方法

权利要求书

1.一种扭摆式微小推力测量装置，包括扭摆式推力架静架、旋转摆臂、H型枢轴安装座、挠性枢轴、电路桥接装置、液封导气连接件及配平校准件，其特征在于：所述静架搭建成龙门架式结构，安放于真空容器内，用于支撑整个测量装置；位移传感器、永磁铁固定到所述静架底部两根水平地梁上，安装位置可调节；所述旋转摆臂两端分别安装电推力器与阻尼平行铜板，所述旋转摆臂与所述静架之间通过挠性枢轴以及挠性枢轴上端的H型枢轴安装座连接；所述H型枢轴安装座设置于挠性枢轴上端并与旋转摆臂的下表面相连接以调节旋转摆臂的水平度；所述挠性枢轴通过紧定螺栓固定在H型枢轴安装座上；所述液封导气连接件下端安装在旋转摆臂上方；所述电路桥接装置下端安装在旋转摆臂侧面，并正对挠性枢轴中心；所述液封导气连接件上端、电路桥接装置上端安装于静架顶部横梁；所述配平校准件安装于正对挠性枢轴中心的旋转摆臂正上方；

所述H型枢轴安装座一端通过紧定螺栓连接挠性枢轴，另一端设置四个支撑臂；在所述四个支撑臂的末端安装孔与旋转摆臂之间加装预紧弹簧，通过调节所述预紧弹簧固定螺栓旋入深度即预紧弹簧压缩长度来调整旋转摆臂的水平度。

2.根据权利要求1所述的扭摆式微小推力测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括十字槽配重块安装座，配重安装于配重块安装座的位置能够自由调节。

3.根据权利要求2所述的扭摆式微小推力测量装置，其特征在于，所述配平校准件具有两条互相垂直的槽线，对旋转摆臂在长、宽两个方向上的重心进行校验。

4.根据权利要求2所述的扭摆式微小推力测量装置，其特征在于，所述液封导气连接件包括上下两个互相嵌套的管道进行气体输送，上套管为进气套管包括进气接口，下套管为出气套管包括出气接口，两套管之间设置液封装置。

5.根据权利要求2-4任一项所述的扭摆式微小推力测量装置，其特征在于，所述静架及旋转摆臂由铝型材制成。

6.一种采用如权利要求2-5任一项所述的扭摆式微小推力测量装置的微小推力测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：旋转摆臂重心调节，在所述旋转摆臂上安装好电推力器、平行铜板、电路桥接装置、H型枢轴安装座，并连接和固定电推力器供电线缆和供气管后，估算所需配重的质量，并选择加装在该质量区间内的配重数量，在正对挠性枢轴中心的旋转摆臂正上方安装配平校准件；将所述旋转摆臂倒置，使所述配平校准件的一条槽线置于水平悬丝上方；通过微调配重的前后安装位置，当旋转摆臂达到随遇平衡时，垂直于该槽线方向的重心调节校准完成；再将配平校准件的另一条槽线置于水平悬丝上方，进行相同操作；保证所述旋转摆臂的重心与轴心重合；

步骤2：旋转摆臂水平度调节，调整好配重后，将所述旋转摆臂上的H型枢轴安装座与挠性枢轴对接，通过紧定螺栓和定位孔进行固定；通过调节H型枢轴安装座四个支撑臂上的预紧弹簧固定螺栓旋入深度，即预紧弹簧压缩长度来调整旋转摆臂的水平度；

步骤3：推进剂供给，取下所述配平校准件，将液封导气连接件的下部出气接口固定到旋转摆臂上，而将上部进气接口对准后与静架固定，连接好进、出气接头管路；

步骤4：推力测量，调整、安装电路桥接装置、永磁铁、平行铜板、位移传感器，完成后进行电推力器的微小推力测量。

7.根据权利要求6所述的微小推力测量方法，其特征在于，所述液封导气连接件采用硅油或液态金属密封，防止漏气的同时起到阻尼作用。

8.根据权利要求6所述的微小推力测量方法，其特征在于，由永磁铁和平行铜板组成阻尼系统，利用涡流损耗原理抑制旋转摆臂的晃动，通过调节永磁铁与铜板的间距来调节系统阻尼比，根据实验测量来确定最佳阻尼比，即永磁铁与铜板的最佳间距。