[实用新型]一种精度可调的扭摆式微推力测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微推力测试领域，具体涉及一种精度可调的扭摆式微推力测试装置。

背景技术

对于空间探索，科学家们的主要工作集中于研制大推力的发动机来满足动力需求。近些年，随着MEMS(微机电系统)技术的迅速崛起，质量在1～100kg级的微纳卫星因具有制作和发射成本低、周期短、隐身性好、机动性好等特点而迅速崛起。微推力器是微纳卫星姿态控制、轨道保持以及机动的重要执行元件，要求产生较小的推力且达到较高的精度。微推力是体现微推力器技术性能和可靠性的重要参数，所以微推力测试成为了微推力器研制的关键技术。

常用的微推力测试平台有天平型、单摆型、悬丝型、扭摆型等。天平型测试平台可以将重力与推力分离，消除重力的影响，而且天平处于动态平衡状态，灵敏度高，但该结构分别率有限；单摆型测试平台可以通过将导线、靶材供给线路等安装于摆臂内等结构设计方法来减小这些部分对测试结果的影响，但无法消除重力对测试结果的影响，精度也不是很高；悬丝型测试平台精度高，体积小，但对环境的扰动反应较灵敏。目前，国内外比较成熟的测试技术是天平型和单摆型，但只能满足mN～N量级的测试要求。而扭摆型平台可实现推力与重力分离，可测微推力器质量大，精度高，可满足更小量级微推力的测试。

国外最先开始对扭摆式测试平台进行研制。2004年，日本东京大学新能源部H.Koizumi团队在《Journal of Applied Physics–Review of Scientific Instruments》期刊中发表了题为《Development of thrust stand for low impulse measurement from microthrusters》的论文。文中提到一种扭摆式微冲量测试装置，该装置包括传感器、阻尼器、挠性轴、工字型摆臂、配重等结构，适用于脉冲等离子体微推力器和激光烧蚀微推力器，结构简单，测试精度为2.1mN。但该装置摆臂与中心枢轴固定接触面较小，难以消除摆臂与枢轴不完全垂直带来的误差。

国内关于扭摆型微推力测试装置的研制始于近几年。2011年公开的中国科学院广州能源研究所岑继文等人的实用新型专利(公开号：CN102169035A)涉及一种扭摆式高精度微推力测试系统，利用下方的石蜡固化杯使挠性轴下端固定，利用连接线连接挠性轴上端以便调整挠性轴竖直放置。该装置体积小，使用方便。但用于调整位置的挠性轴上方连接线在测试过程中易收到外部扰动而引入测试误差。2016年公开的中国科学院力学研究所李飞等人的实用新型专利(公开号：CN105784237A)涉及一种微推力测试系统及方法，可通过工控机控制升降台高度，测试给定加载下的摆推理响应从而实现稳态在线标定，适用1～1000mN的微推力测试，测试带宽大、精度高。但该装置中两个挠性轴上下放置位置固定，若存在偏心误差则无法调整。同年公开的中国人民解放军装备学院叶继飞等人的实用新型专利(公开号：CN106092399A)涉及一种基于扭秤的航天微推力器冲量测试台，包括测试台座、扭秤台、标定器和线位移测试器四部分，系统载荷承重大，分辨能力强，测试精度高，测试周期短，能够实现kg级航天微推力器微冲量测试。但该装置得摆臂长度变换是间断的，不能实现某个范围内连续的精度变化需求。

根据目前国内外研究进展，扭摆式微推力测试装置的研制存在以下问题：

(1)测试范围多在mN～N量级，难以满足μN～mN量级微推力测试；

(2)摆臂长度大多固定，配重位置固定，测试精度因而单一固定；

(3)大多使用两个挠性轴，没有明确的方法减小两个轴安装时的偏心误差；

(4)没有解决可能产生的摆臂在宽度方向未达到水平引入的扭转误差；

(5)测试平台难以很好地满足不同质量、推力量级的微推力器的装载测试。

实用新型内容

本实用新型技术目的在于：设置摆臂长度可连续变化，配重位置可连续调整，适应不同测试精度需求，修正安装时可能产生的转轴偏心误差，装置体积小，可放置于真空环境，实现μN～mN量级微推力测试，提高测试精度。

本实用新型的具体技术方案为：一种精度可调的扭摆式微推力测试装置，包括在工作平台上依次设置的位移传感器、装置主体、配重、电磁阻尼器，

装置主体为扭摆，具体为：摆臂主体、伸缩臂、枢轴、挠性轴、支柱、顶板、底板；

其中，摆臂主体与枢轴固定相对静止，枢轴上下两侧通过轴套分别连接挠性轴并定位于顶板和底板的中心，支柱位于枢轴两侧固定于顶板和底板之间；枢轴穿过摆臂主体上的枢轴固定孔。