[发明专利]补偿式微推力测量扭秤

说明书

本发明公开了一种补偿式微推力测量扭秤，所述扭秤包括支架、扭丝夹具、扭丝、扭摆、标准力产生装置，配重、油阻尼、标准力产生装置支架、激光器、反射镜和标尺。所述测量方法是：测量过程中，标准力产生装置施加与微推进器相反方向的力，扭秤平衡时，标准力产生装置施加的力的大小与微推进器推力大小相等，扭秤平衡可以通过反射镜反射激光在测量前后位置是否重合确定，而微推进器产生的力可以通过测量前标定所得的电压与力的关系得出。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过标准力补偿的方式，使得扭秤在微推进器产生推力前后的状态相同，可以有效避免传统扭秤测量过程中测量扭转角度带来的误差，从而提高扭秤的准确度。

技术领域

本发明涉及微小力测量领域，特别是涉及一种补偿式微推力测量扭秤。

背景技术

随着微小卫星技术的发展，空间任务需求的增加，对其推进系统提出了更高的要求，微型推进器技术取得了长足进步，因此适用于微推进器推力性能的评价技术和方法的研究成为当前迫切的需求。不同于传统较大推力推进器的测量技术和方法，微推力的测量对精度和准确度有着更高的要求。而在微小力测量方面，扭秤有很长时间的应用历史，如1789年卡文迪许应用扭秤测量得出了万有引力常数，1784-1785年库伦应用扭秤进行实验发现了库伦定律。传统扭秤通常是通过测量施加力后扭丝的扭转角来获得力的大小。

但测量微小力时扭转角极小，且会受空气扰动及环境各种因素影响，导致扭秤平衡位置漂移不定，影响扭转角测量的准确度，进而影响微小力的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种补偿式微推力测量扭秤，解决扭秤测力过程中测量扭转角度带来的误差，提高扭秤测量的准确度。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种补偿式微推力测量扭秤，包括支架、扭丝夹具、扭丝、标准力产生装置、配重、扭摆、油阻尼、标准力产生装置支架和光路放大系统；所述光路放大系统包括反射镜、激光器和标尺；所述扭丝上、下端分别通过扭丝夹具和扭摆固定，所述扭丝夹具固定在支架的顶部中间位置；所述扭摆水平方向的一端固定有配重，另一端固定有标准力产生装置；所述标准力产生装置连接有标准力产生装置支架；所述油阻尼置于扭秤装置所处平面上，通过另一扭丝连接在扭摆上；所述反射镜镶嵌在扭摆垂直方向的上端；所述整个扭秤装置置于真空罐内；所述激光器和标尺位于真空罐外，与反射镜高度齐平。

进一步的，所述标准力产生装置由两片正对的静电梳齿结构组成，一片固定在扭摆上，一片固定于标准力产生装置支架上。

进一步的，所述扭摆还用于安装微推进器。

进一步的，所述光路放大系统用于对扭摆的微小扭转进行放大，所述反射镜用于反射激光光束；所述激光器用于向反射镜发射激光光束；所述标尺用于接受反射激光。

进一步的，所述油阻尼通过金属片与另一扭丝相连。

本发明的有益效果是：由于静电梳相比于其它微小力产生装置，力与电压的关系更为准确，产生的微小力的精确度更高，在作为标准力产生装置时，可以使得补偿力与推进器推力大小精确相等，测量结果更加准确；采用标准力补偿的方法，使得扭秤在微推进器产生推力前后的状态相同，排除了真空容器玻璃窗口对光线折射的影响，且可以有效避免传统扭秤测量过程中测量扭转角度带来的误差，从而提高扭秤的准确度。

附图说明

图1为本发明所述的补偿式微推力测量扭秤正面结构示意图。

图2为本发明所述的补偿式微推力测量扭秤测量示意图。

图3为本发明的标准力产生装置示意图。

附图标记：101、支架；102、扭丝夹具；103、扭丝；104、反射镜；105、标准力产生装置；106、配重；107、扭摆；108、油阻尼；109、标准力产生装置支架；201、激光器；202、标尺。