[發(fā)明專利]失重狀態(tài)下質(zhì)量測(cè)量?jī)x

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910583254.3
• 申請(qǐng)日: 2019-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN110207797A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金生;林瑞初;張洪軍;類仁志;劉偉波;凌波;肖永超;陳星;許志;安德華;丁軍平;肖莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心;中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): G01G19/00
• 分類號(hào): G01G19/00;G01G19/44;G01G21/00;G01G23/01
• 代理公司: 北京冠榆知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 朱亞琦;魏振柯

本發(fā)明公開失重狀態(tài)下質(zhì)量測(cè)量?jī)x，包括測(cè)量?jī)x主機(jī)、承重支架和底座安裝架；所述測(cè)量?jī)x主機(jī)具有振動(dòng)自由端和安裝固定端；所述安裝固定端與所述底座安裝架固定連接，所述振動(dòng)自由端與所述承重支架活動(dòng)連接，所述承重支架與所述振動(dòng)自由端的相對(duì)位置沿所述振動(dòng)自由端的振動(dòng)方向固定不變，所述承重支架與所述振動(dòng)自由端的相對(duì)位置沿垂直于所述振動(dòng)自由端的振動(dòng)方向可變。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊、重量輕、工作可靠，可實(shí)現(xiàn)失重情況下人體或其他物體質(zhì)量的準(zhǔn)確測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。具體地說(shuō)是失重狀態(tài)下質(zhì)量測(cè)量?jī)x。

背景技術(shù)

由于沒有重力的存在，在太空失重環(huán)境下測(cè)量宇航員人體質(zhì)量與地面上存在很大的不同，不能用一般的體重秤進(jìn)行測(cè)量。在失重環(huán)境下進(jìn)行質(zhì)量測(cè)量的思路都是使物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)時(shí)與質(zhì)量有關(guān)的物理量參數(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量測(cè)量。目前國(guó)內(nèi)外研究的主要方法可以分為三類：彈簧振子原理，牛頓第二定律，動(dòng)量定理。

利用牛頓第二定律的方法測(cè)量質(zhì)量，相比較于振動(dòng)原理測(cè)質(zhì)量的方法，在物體的非剛性影響方面較小，容易得到較高的精度，但是對(duì)于勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的行程比較短，需要控制裝置穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)并且準(zhǔn)確測(cè)量加速度難度較高。如果采用圓周運(yùn)動(dòng)，所需空間比較大，不適合空間站、飛船等狹小空間。

應(yīng)用動(dòng)量定理測(cè)量質(zhì)量，使物體運(yùn)動(dòng)跟力傳感器產(chǎn)生碰撞，測(cè)量物體碰撞前后的速度，再根據(jù)力傳感器測(cè)量得到的力進(jìn)行時(shí)間積分，可以計(jì)算出待測(cè)的質(zhì)量。動(dòng)量定理測(cè)質(zhì)量的方法目前還停留在概念階段，還沒有經(jīng)過(guò)在軌驗(yàn)證，該方法還是存在很多困難：①一般需要同時(shí)測(cè)量力和速度兩個(gè)量，對(duì)測(cè)量提出了更高的要求。②一般會(huì)產(chǎn)生碰撞，對(duì)于人體測(cè)量可能會(huì)產(chǎn)生不適，并且碰撞會(huì)導(dǎo)致非剛體產(chǎn)生不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，影響速度和力的測(cè)量。③碰撞過(guò)程需要對(duì)運(yùn)動(dòng)和摩擦進(jìn)行嚴(yán)格的控制，實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定的難度。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種失重狀態(tài)下質(zhì)量測(cè)量?jī)x。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

失重狀態(tài)下質(zhì)量測(cè)量?jī)x，包括測(cè)量?jī)x主機(jī)(100)、承重支架和底座安裝架(1)；所述測(cè)量?jī)x主機(jī)(100)具有振動(dòng)自由端和安裝固定端；所述安裝固定端與所述底座安裝架(1)固定連接，所述振動(dòng)自由端與所述承重支架活動(dòng)連接，所述承重支架與所述振動(dòng)自由端的相對(duì)位置沿所述振動(dòng)自由端的振動(dòng)方向固定不變，所述承重支架與所述振動(dòng)自由端的相對(duì)位置沿垂直于所述振動(dòng)自由端的振動(dòng)方向可變。

上述失重狀態(tài)下質(zhì)量測(cè)量?jī)x，所述承重支架包括支架主干，所述振動(dòng)自由端上安裝有連接軸承座(11)和防轉(zhuǎn)動(dòng)銷(14)；所述支架主干穿過(guò)所述連接軸承座(11)上的上下浮動(dòng)孔(13)，并且所述支架主干的外表面上開設(shè)有沿所述支架主干軸線方向的上下浮動(dòng)滑槽(12)，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)銷(14)的一端穿過(guò)所述連接軸承座(11)上的銷孔并伸入到所述上下浮動(dòng)滑槽(12)內(nèi)，所述防轉(zhuǎn)動(dòng)銷(14)與所述連接軸承座(11)之間螺紋連接。

上述失重狀態(tài)下質(zhì)量測(cè)量?jī)x，所述測(cè)量?jī)x主機(jī)(100)包括底座(01)、支架(09)、固定圈(06)、彈簧振動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)限位機(jī)構(gòu)和周期計(jì)算機(jī)構(gòu)；所述支架(09)的兩端分別與所述底座(01)和所述固定圈(06)固定連接，所述彈簧振動(dòng)機(jī)構(gòu)的底部固定安裝在所述底座(01)上，所述彈簧振動(dòng)機(jī)構(gòu)的頂部穿過(guò)固定圈(06)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)限位機(jī)構(gòu)包括固定限位部件和移動(dòng)導(dǎo)向部件，所述移動(dòng)導(dǎo)向部件固定安裝在所述彈簧振動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述固定限位部件固定安裝在所述支架(09)上；所述周期計(jì)算機(jī)構(gòu)包括固定部件和移動(dòng)部件，所述周期計(jì)算機(jī)構(gòu)的固定部件安裝在所述支架(09)上，所述周期計(jì)算機(jī)構(gòu)的移動(dòng)部件安裝在所述彈簧振動(dòng)機(jī)構(gòu)上。