扭秤微推力測量裝置的研制.pdf

1、地球重力場測量衛(wèi)星中的核心技術(shù)之一就是場發(fā)射電推進器FEEP(Field EmissionElectric Propulsion)的設(shè)計和應(yīng)用以及推進器微推力測試平臺，為衛(wèi)星在太空中姿態(tài)控制和無拖曳飛行控制提供技術(shù)支撐。隨著空間科學(xué)的迅猛發(fā)展，空間任務(wù)需求不斷增加，對推進器的研究提出了更高的要求。推力測量裝置可以對推進器產(chǎn)生的脈沖沖量和推力值進行精確測量并對其性能進行測試，對推進器的研究和發(fā)展起著關(guān)鍵作用。
　　本文以中國科學(xué)院微

2、重力實驗室在精密扭秤上的研究為基礎(chǔ)，研制了一種基于扭秤系統(tǒng)的微推力測量裝置。主要以毫牛量級扭秤進行研究，所研制扭秤的技術(shù)指標要求:測力范圍30μN～30mN，扭轉(zhuǎn)周期2.1s，靈敏度6μrad/μN·m，分辨率30μN。
　　為保證研制的扭秤達到技術(shù)指標要求，采用雙扭絲拉緊結(jié)構(gòu)使扭秤在受到外測量力矩作用時保證以水平扭轉(zhuǎn)為主要運動方式，從而可以有效抑制測量扭轉(zhuǎn)角的單擺誤差效應(yīng)。使用標準弱力的標定、角位移等兩步標定方法對扭秤系統(tǒng)全面標

3、定。通過單扭絲懸掛和雙扭絲拉緊對比實驗、真空泵振動影響、單路傳感器與激光干涉差分測量的比較、磁阻尼系統(tǒng)的作用等，較為全面分析扭秤的性能及環(huán)境因素的影響。通過頻譜分析扭秤的扭轉(zhuǎn)頻率和擺動頻率的實際值，將其與設(shè)計理論值對比，并調(diào)整一致消除測量誤差。通過建立微推力與扭秤扭轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系式，與理論平衡方程比較并進行誤差分析和控制。通過上述分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計及誤差控制，所研制扭秤的技術(shù)指標達到設(shè)計指標要求，完成了研制任務(wù)。
　　實驗中發(fā)現(xiàn)，扭秤