[實用新型]一種超低頻六分量微振動測量系統

有效

• 申請號: 201320598898.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN203519152U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 趙煜;王云峰;李果;程偉;楊文濤;何斌;王成倫;劉鳳晶;王光遠;沈中
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部;北京航空航天大學
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本實用新型一種高精度超低頻六分量微振動測量系統，可用于對航天器內部微小擾動載荷在六個自由度上的振動信號進行動態測量。

背景技術

目前的航天器大多都屬于大型柔性展開式機構，且帶有大量的光學元件，它們對指向精度和穩定度均提出了很高的要求。另外，在現代航天器姿態控制系統中，反作用輪、單框架力矩陀螺和太陽翼驅動機構等是其控制系統中的重要元件，它們在提供必要的控制動力的同時，也會引起一些有害振動(為簡單起見，下面將上述三種系統統稱為擾動源)。這些擾動主要由飛輪不平衡、軸承擾動、電機擾動、電機驅動誤差等引起的，其中飛輪不平衡是導致飛輪振動的最主要原因，這些擾動力和擾動力矩會降低體太空中精密性儀器的性能指標，因此測量和分析航天器有效載荷擾動的動態特性，對于分析并消除擾動從而提高航天器的姿態控制精度和加強航天器的安全設計有著非常重要的工程意義。

由于航天器擾動源的擾動很小，個別有效載荷如動量輪在空間三個方向只能產生幾十毫牛頓甚至幾毫牛頓的微弱擾動，要想在具有相對強烈干擾背景噪音的地面實驗室中測量此類擾動十分困難，而其對應傳感器的精度要求非常高。

目前，國內外尚未見有關此類微小振動測量系統的文獻報導。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種超低頻六分量高精度微振動測量系統，利用該系統能夠測量并分析航天器運行過程中，擾動源在空間六個自由度上的動態特性，為提高航天器的姿態控制精度和加強航天器的安全設計提供可靠的測試數據。

本實用新型要解決其技術問題所采用的技術方案是：一種超低頻六分量微振動測量系統，包括底座、負載盤、四個折疊梁、應變傳感器、動態應變儀以及數據采集和處理系統；四個折疊梁沿負載盤下表面圓周方向均布；每一個折疊梁與相鄰兩個折疊梁呈垂直關系，折疊梁一端固定連接在負載盤和底座之間；折疊梁上黏貼應變傳感器，應變傳感器通過動態應變儀實現橋路連接并與數據采集和處理系統相連；當微小振動源產生振動時，應變傳感器測得四個折疊梁產生的應變，并通過動態應變儀輸出電壓信號到數據采集和處理系統，數據采集和處理系統根據輸入的電壓信號分析出微小振動源的振動特性。

所述的應變傳感器為電阻應變片或半導體應變片。

所述的折疊梁由兩端設置安裝法蘭的橫梁折疊而成，折疊后通過安裝法蘭與折疊梁上方、下方的負載盤和底座連接，折疊后形成的上下兩個橫梁的折疊面上向橫梁內部加工有兩個圓弧形溝槽。

所述的四個折疊梁組成測量傳感器，通過在每個折疊梁圓弧形溝槽底部背面上粘貼應變片組成八個半橋來實現；或者通過在圓弧形溝槽底部背面以及每個橫梁上的圓弧面處都粘貼一個應變片，即每個折疊梁上有八個應變片，整體組成八個全橋實現微振動測量。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

（1）本實用新型測量裝置和被測量試件分離，不需要在被測試件上安裝附加設備和傳感器，不影響被測試件的動態特性，不損傷被測試件結構，試驗完畢后試件還可以正常使用。

（2）本實用新型通過十六個應變傳感器的合理布置，組成八個半橋，從而可以測得得六個自由度的超低頻微擾動信號，使得測量精度大大提高。

（3）本實用新型可以通過在每個折疊梁上粘貼四個應變片組成八個半橋來實現；也可以在每個橫梁上的圓弧面處粘貼都粘貼一個應變片，每個折疊梁上有八個應變片，整體組成八個全橋，進一步提高傳感器靈敏度。

（4）本實用新型微振動測量系統體積小巧，可以方便的應用于多種場合，提高了測量系統的適用性。

（5）本實用新型中每一個折疊梁上加工出四個圓弧槽，當安裝于該微振動測量系統上的被測部件產生擾動時，由于應力集中，會使圓弧槽底端產生最大應變，從而最大限度提高測量精度。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型俯視示意圖；

圖3為本實用新型中帶壓電傳感器的折疊梁結構示意圖；

圖4為本實用新型中底座結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型做詳細介紹，具體如下：