[发明专利]一种适用于空间微小推力发动机的推力测量系统

摘要

本发明公开了一种适用于空间微小推力发动机的推力测量系统，包括推力剂贮箱、发动机、机械本体、传感器组件和控制驱动电路，工作梁的一端外侧面安装有传感器组件，另一端安装有配重块；控制驱动电路安装在前支撑梁和后支撑梁的横沟内；发动机安装在连接件上；推进剂管路一端连接在发动机上，另一端与推力剂贮箱连接；本发明中机械本体由支撑架组件、主轴组件、工作梁、推进组件和配重块组成，这样的本体结构设计消除了各转动件之间的摩擦，提高了推力测量结果的准确性；采用比例微分积分电路对加力电磁线圈进行控制，将微小推力信号转换为电信号；本发明通过机械结构与控制电路的组合实现微小推力的准确测量。

主权项

1、一种适用于空间微小推力发动机的推力测量系统，包括推力剂贮箱、发动机(502)，其特征在于：还包括机械本体、传感器组件(2)和控制驱动电路，工作梁(4)的一端外侧面安装有传感器组件(2)，另一端安装有配重块(6)；控制驱动电路安装在前支撑梁(106)和后支撑梁(105)的横沟内；发动机(502)安装在连接件(501)上；推进剂管路(503)一端连接在发动机(502)上，另一端与推力剂贮箱连接；所述机械本体，由支撑架组件(1)、主轴组件(3)、工作梁(4)、推进组件(5)和配重块(6)组成；支撑架组件(1)的长方体框架(101)由上框架(107)、下框架(109)、角铝A(108a)、角铝B(108b)、角铝C(108c)和角铝D(108d)焊接构成，四根角铝垂直焊接在上框架(107)、下框架(109)之间，且四根角铝每两根相互平行；下框架(109)底部的四个角的部位分别安装四个底座，下框架(109)的框边(109d)外侧端面焊接有前支撑梁(106)、后支撑梁(105)，前支撑梁(106)、后支撑梁(105)的另一端焊接在纵梁(103)底部的两端；底座E(115)安装在纵梁(103)底部中心位置；纵梁(103)右端与后横梁(102)端部焊接，后横梁(102)另一端顺次固定在角铝D(108d)、角铝C(108c)上；纵梁(103)左端与前横梁(104)端部焊接，前横梁(104)另一端顺次固定在角铝A(108a)、角铝B(108b)上；纵梁(103)的长度等于角铝A(108a)与角铝D(108d)之间的距离；连接板(7)的一端与支撑架组件(1)的纵梁(103)固定；主轴组件(3)的上连接板(301)两端固定在上框架(107)的框边A(107a)、框边C(107c)上；下连接板(302)两端固定在下框架(109)的框边A(109a)、框边C(109c)上；主轴(303)安装在上连接板(301)与下连接板(302)之间，主轴(303)的上端套接有叉簧支撑A(306)，叉簧支撑A(306)安装在上法兰盘(304)上，上法兰盘(304)固定在上连接板(301)的下端；主轴(303)的下端套接有叉簧支撑B(307)，叉簧支撑B(307)安装在下法兰盘(305)上，下法兰盘(305)固定在下连接板(302)的上端；工作梁(4)是一带有槽沟(402)的槽铝，其槽沟(402)内设有一通孔(401)；工作梁(4)的左端安装有配重块(6)；工作梁(4)右端的外侧面上安装有磁环；工作梁(4)右端的上端固定有连接件(501)，连接件(501)上安装有右喷嘴卡子(506)、发动机(502)；推进剂管路(503)卡固在右喷嘴卡子(506)和左喷嘴卡子(505)的中心孔内，右喷嘴卡子(506)和左喷嘴卡子(505)结构相同，左喷嘴卡子(505)安装在支座(504)上，支座(504)安装在上框架(107)的框边D(107d)、框边B(107b)上；推进剂管路(503)一端与发动机(502)连接，推进剂管路(503)另一端与推进剂贮箱连接；所述传感器组件(2)，由位移传感器(201)、标定电磁线圈(202)、加力电磁线圈(203)以及多个调节螺杆组成；位移传感器(201)安装在传感器夹具(207)上，传感器夹具(207)另一端连接有调节螺杆(208)，调节螺杆(208)上套接有锁紧螺母(209)，调节螺杆(208)安装在连接板(204)上，连接板(204)固定在支撑架组件(1)的前横梁(104)上；磁环(214)安装在工作梁(4)的外侧面上，标定电磁线圈(202)与调节螺杆(213)连接，调节螺杆(213)上套接有锁紧螺母(215)，调节螺杆(213)安装在连接板(205)上，连接板(205)固定在支撑架组件(1)的前横梁(104)上；磁环(210)安装在工作梁(4)的外侧面上，加力电磁线圈(203)与调节螺杆(211)连接，调节螺杆(211)上套接有锁紧螺母(212)，调节螺杆(211)安装在连接板(206)上，连接板(206)固定在支撑架组件(1)的前横梁(104)上；所述控制驱动电路，由前置电路、控制电路和加力电磁线圈驱动电路组成，位移传感器(201)输出的电压经电容C5滤波后与运算放大器U4的第3端联接，运算放大器U4的第2端与第6端联接，运算放大器U4的第6端与运算放大器U1的第2端之间接有电位器R1，运算放大器U1的第3端与地之间接有电阻R4，运算放大器U1的第2端与第6端之间接有电阻R5，运算放大器U1的第6端经电阻R8输入到运算放大器U3的第2端；运算放大器U4的第6端与运算放大器U2的第2端之间接有电位器R2，运算放大器U2的第3端与地之间接有电阻R7，运算放大器U2的第2端与第6端之间接有电容C1，运算放大器U2的第6端经电阻R9输入到运算放大器U3的第2端；运算放大器U4的第6端与运算放大器U5的第2端之间接有电容C3，运算放大器U5的第3端与地之间接有电阻R12，电位器R3与电容C2并联在运算放大器U5的第2端与第6端，运算放大器U5的第6端经电阻R10输入到运算放大器U3的第2端；运算放大器U3的第3端与地之间接有电阻R11，运算放大器U3的第2端与第6端接有电阻R6，运算放大器U5的第6端与运算放大器U6的第3端联接，运算放大器U6的第2端与地之间接有电阻R13，且第2端与加力电磁线圈R14的一端联接；运算放大器U6的第6端分别与三极管Q1、三极管Q2的基极联接，三极管Q1的集电极与电源BT8的正极联接，电源BT8的负极接地，三极管Q2的集电极与电源BT9的负极联接，电源BT9的正极接地，三极管Q1、三极管Q2的发射极联接，且与加力电磁线圈R14的另一端联接。