[發明專利]一種用于微推力器測試系統的標定裝置及方法

有效

• 申請號: 202010883795.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111964826B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 祁康成;王威屹;王小菊;曹貴川
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L1/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程江濤

本發明涉及一種微推力器測試系統的標定裝置及方法，通過電磁測力裝置模擬微推力器產生的微推力大小，并利用磁鐵將所述電磁測力器產生的電磁力轉換為磁鐵所受作用力的變化，簡化了所述電磁力的測量過程。同時利用通電螺線圈作為電磁測力裝置的主要結構，能夠很大程度上避免環境對測試結果的影響，提高對微推力器產生的微推力測量的精確度。

技術領域

本發明涉及力的測量技術領域，特別是涉及一種用于微推力器測試系統的標定裝置及方法。

背景技術

隨著科學技術的進步與發展，小型衛星正在受到越來越多的關注和應用。微推力器是微小衛星的動力部件，對衛星姿態調節和軌道調節具有重要作用，因此，微推力器的性能直接關系到微小衛星的廣泛應用。但由于微推力器的推力通常在微牛頓到毫牛頓量級，對微推力器的推力進行測試往往是微推力器設計和制造過程中的難點問題。

然而，現有的微推力器測試系統對微推力器產生的微推力進行模擬測量時，往往存在受環境溫度影響大、測試結果不夠精確的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種微推力器測試系統的標定裝置及方法，能夠減少常溫環境與真空環境的差異對測試結果的影響，得到更加精確的測試結果。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種用于微推力器測試系統的標定裝置，包括

稱重裝置，用于測量磁鐵所受作用力；所述磁鐵通過設置于所述稱重裝置的感應區表面的磁鐵支撐桿固定；

電磁測力裝置，用于模擬所述微推力器產生的微推力，通過支架懸空置于所述稱重裝置的感應區上方；所述電磁測力裝置包括中空螺線管和兩個分別纏繞在所述中空螺線管兩端的繞向相反、線圈匝數相同的線圈，所述中空螺線管豎直放置于所述稱重裝置的感應區上方，所述磁鐵位于所述中空螺線管內部；所述線圈連接穩流電路，通過所述穩流電路為所述線圈供電來驅動所述電磁測力裝置對所述磁鐵施加作用力；

根據所述穩流電路的電流與所述磁鐵所受作用力的關系，確定微推力器的電流值與微推力大小的關系，完成對所述微推力器產生的微推力的標定。

可選的，所述支架設置有固定桿，所述固定桿一端與所述支架的主體相連，另一端設置有三維調節器，所述三維調節器與所述電磁測力裝置的中空螺線圈固定連接，所述三維調節器包括X方向旋鈕、Y方向旋鈕與Z方向旋鈕，用于在X、Y、Z方向上調節所述電磁測力裝置的位置。

可選的，所述支架包括豎直設置的第一支撐桿和第二支撐桿，橫向設于所述第一支撐桿和所述第二支撐桿之間的水平支撐桿；所述固定桿的頂端與所述水平支撐桿固定連接，所述固定桿的底端與所述三維調節器連接。

可選的，所述電磁測力裝置對所述磁鐵的作用力大小通過改變所述磁鐵距線圈的距離進行調節，所述作用力與所述距離滿足其中，I為所述穩流電路電流值，L為線圈的等效電感，z為所述磁鐵距施力線圈的距離。

可選的，所述稱重裝置替換為壓力感應裝置。

本發明還提供了一種利用上述標定裝置的微推力器標定方法，其特征在于，所述方法包括：

連接所述電磁測力裝置與穩流電路，記錄所述穩流電路的電流值；

在所述電磁測力裝置對所述磁鐵產生作用力后，獲取所述稱重裝置的示數變化值，得到所述磁鐵的變化重力；

根據所述穩流電路電流值與所述稱重裝置的示數變化值計算得到所述變化重力的力矩；

根據力矩平衡原理通過所述變化重力的力矩得到所述電磁測力裝置的電磁力矩；

改變所述穩流電路的電流值，返回所述“在所述電磁測力裝置對所述磁鐵產生作用力后，獲取所述稱重裝置的示數變化值”的步驟，得到不同電流值所對應的電磁力矩值，繪制所述電磁力矩值隨所述電流值變化的曲線圖；