[發明專利]用于測量推力和沖量的扭擺系統的設計方法

有效

• 申請號: 201611048882.4
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN107844618B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 金星;葉繼飛;文明;周偉靜;李南雷
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

1.一種用于測量推力和沖量的扭擺系統的設計方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)明確扭擺系統的設計條件

推力測量量程為[f_d,f_u]，f_d＜f_u且單位為N，推力測量的相對誤差為ε_f，沖量測量量程為[S_d,S_u]，S_d＜S_u且單位為N·s，沖量測量的相對誤差為ε_S，在該量程范圍內，測量誤差滿足指定要求；推力作用時間為T₀，為推力器指定的工作時間；測量噪聲的誤差限為Δθ，環境的外力激勵和位移激勵、位移傳感器、推力加載將造成測量噪聲，采用隔振平臺和隔振物體抑制測量噪聲；位移傳感器的量程為[h_sd,h_su]，h_sd＜h_su且單位為mm，在該量程范圍內，位移測量的誤差限為Δh_s；

(2)關鍵系統參數設計

首先，根據公式確定測量臂L_s，式中，C_s為測量噪聲誤差限的放大系數，ε_f為裕度系數；其次，根據公式確定力臂L_f與扭轉剛度系數k，其中，當阻尼比ζ無法確定時，取ζ＝0、C_f＝2；最后，根據公式確定轉動慣量J，式中當阻尼比ζ無法確定時，取ζ＝0、C_ζ＝1；

(3)實現扭擺系統的設計方案

確定關鍵系統參數后，以關鍵系統參數為依據，進一步確定扭擺橫梁、扭擺轉軸、樞軸、配重、阻尼器、位移傳感器、標定力施力裝置、水平測量平面的調平裝置、真空艙的艙外控制裝置，提出扭擺測量系統的設計方案；

實施并實現扭擺測量系統的設計方案；通過調節扭轉剛度系數與轉動慣量乘積，將推力測量的阻尼比控制在0＜ζ≤0.4范圍內，將沖量測量的阻尼比控制在0＜ζ≤0.3范圍內；

實現扭擺測量系統的設計方案后，采用階躍標定力確定阻尼比，核實阻尼比為0＜ζ≤0.4或0＜ζ≤0.3范圍內的某個值；在阻尼比已知條件下，根據已知設計條件，采用步驟(2)方法，由公式C_ζ＝1-ζ²，重新校核關鍵系統參數，反復迭代，直到滿足已知設計條件要求，扭擺測量系統的設計完成。