[发明专利]一种单丝扭摆式快响应直接力及微冲量测量装置

摘要

本发明公开了一种单丝扭摆式快响应直接力及微冲量测量装置，包括单丝扭摆、加速度传感器、冲量检测单元、电压信号调理单元和数据处理模块，单丝扭摆包括底座，底座上设有竖直固定的扭丝，扭丝的中部固定有水平布置的摆动臂，摆动臂上装设有用于夹持固定射流激励器或推力器的夹持器，加速度传感器装设固定于摆动臂上，冲量检测单元包括激光器、反光镜和光电位置传感器，反光镜装设于摆动臂上，激光器通过反光镜的反射对准光电位置传感器，光电位置传感器、加速度传感器的输出端分别通过电压信号调理单元和数据处理模块相连。本发明能够实现对等离子体高能合成射流的快响应直接力及微冲量测量，具有测量精度高、抗干扰能力强、结构简单的优点。

主权项

一种单丝扭摆式快响应直接力及微冲量测量装置，其特征在于：包括单丝扭摆(1)、加速度传感器(2)、冲量检测单元(3)、电压信号调理单元(4)和数据处理模块(5)，所述单丝扭摆(1)包括底座(11)，所述底座(11)上设有竖直固定的扭丝(12)，所述扭丝(12)的中部固定有水平布置的摆动臂(13)，所述摆动臂(13)上装设有用于夹持固定射流激励器或推力器的夹持器(131)，所述加速度传感器(2)装设固定于摆动臂(13)上，所述冲量检测单元(3)包括激光器(31)、反光镜(32)和光电位置传感器(33)，所述反光镜(32)装设于摆动臂(13)上，所述激光器(31)的发射头通过反光镜(32)的反射对准光电位置传感器(33)，所述光电位置传感器(33)、加速度传感器(2)的输出端分别通过电压信号调理单元(4)和数据处理模块(5)相连，所述数据处理模块(5)采用式(4)计算快响应直接力、采用式(11)计算快响应直接力作用的微冲量；F=J·aR2---(4)]]>式(4)中，F表示射流激励器或推力器所产生等离子体高能合成射流的快响应直接力，R表示射流激励器或推力器的喷流中心孔距扭丝(12)的距离，J表示扭丝(12)的扭摆转动惯量，a表示射流激励器或推力器的加速度；I=Jwd2Reπξ2wdt·arctan(dsmaxL)---(11)]]>式(11)中，I表示快响应直接力作用的微冲量，J表示摆动臂(13)扭摆的转动惯量，R表示射流激励器或推力器的喷流中心孔距扭丝(12)的距离，ξ表示系统的阻尼系数，wd表示有阻尼固有频率，dsmax表示光电位置传感器(33)上激光光斑最大移动距离，L表示光电位置传感器(33)到反光镜(32)的距离，t＝T/4，其中T为扭摆转动周期，扭摆转动周期T的计算函数表达式为T＝2π/wd。