[發明專利]豎直擺式微小推力測試臺裝置、標定方法及弱力測試方法

在審

• 申請號: 202011518085.4
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112504534A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 涂海波;劉坤;孫恒;胡明;柳林濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L1/08
• 代理公司: 深圳國新南方知識產權代理有限公司 44374
• 代理人: 周純

1.一種豎直擺式微小推力測試臺裝置，其特征在于，包括具有容納腔的真空容器、設于所述容納腔內并固定于所述真空容器內壁的外框以及設于所述外框的一個或兩個測試臺單元；

其中，所述測試臺單元包括：

固定于所述外框的測試臺框架，包括沿豎直方向延伸的第一框體以及與所述第一框體垂直設置的第二框體；

通過轉軸可轉動連接于所述第二框體的豎直擺擺體，所述豎直擺擺體與所述第一框體平行間隔設置；

設于所述豎直擺擺體的推進器，所述推進器位于所述第二框體的下方或上方；

位于所述第二框體下方或上方的標定音圈電機，包括配設在所述第一框體的與所述豎直擺擺體相對的面上的第一永久磁鐵和配設在所述豎直擺擺體的與所述第一永久磁鐵相對的區域中的第一線圈；

位于所述第二框體上方或下方的反饋音圈電機，包括配設在所述第一框體的與所述豎直擺擺體相對的面上的第二永久磁鐵和配設在所述豎直擺擺體的與所述第二永久磁鐵相對的區域中的第二線圈；

設于所述第一框體并與所述豎直擺擺體相對的微位移測量儀。

2.根據權利要求1所述的豎直擺式微小推力測試臺裝置，其特征在于，所述測試臺單元還包括：

懸球標定組件，包括設于所述第二框體并能沿所述第二框體移動的微納米平移臺、一端設于所述微納米平移臺的懸線、設于所述懸線另一端的標定球以及固定于所述豎直擺擺體上的擺體標定板，所述擺體標定板包括與所述第二框體垂直且彼此相對的第一端面和第二端面，所述微納米平移臺沿著所述第二框體移動，使所述標定球與所述第一端面或所述第二端面接觸，進而對所述豎直擺擺體施加弱力。

3.根據權利要求1所述的豎直擺式微小推力測試臺裝置，其特征在于，所述測試臺單元還包括：

磁阻尼器，所述磁阻尼器包括設于所述第一框體的第三永磁體和設于所述豎直擺擺體的頂端并與所述第三永磁體配合的導體；或者，所述豎直擺擺體由金屬材料制成，所述磁阻尼器包括設于所述第一框體的第三永磁體，所述第三永磁體與所述豎直擺擺體的頂端相對設置。

4.根據權利要求1所述的豎直擺式微小推力測試臺裝置，其特征在于，所述測試臺單元還包括：

活動設于所述豎直擺擺體的升降配平體，通過調節所述升降配平體在所述豎直擺擺體上的位置以調節所述豎直擺擺體和所述測試臺框架的剛度；

和/或，設于所述豎直擺擺體并靠近所述推進器設置的阻熱板，用于阻隔所述推進器工作時產生的氣流和熱量。

5.根據權利要求1所述的豎直擺式微小推力測試臺裝置，其特征在于，所述測試臺框架還包括與所述第一框體和所述第二框體均垂直的第三框體；

所述測試臺單元還包括：

設于所述豎直擺擺體并與所述第三框體平行設置的固定板；

以所述豎直擺擺體為對稱軸分別對稱設于所述豎直擺擺體兩側的兩組片簧，所述片簧的其中一端設于所述第三框體、另一端設于所述固定板。

6.根據權利要求5所述的豎直擺式微小推力測試臺裝置，其特征在于，所述裝置還包括：

設于所述真空容器上的真空法蘭和真空管；

設于所述外框的測試臺電纜接口；

通過所述真空法蘭伸入所述真空容器中并通過所述測試臺電纜接口分別與所述推進器、所述標定音圈電機、所述反饋音圈電機以及所述微位移測量儀電連接的電纜；

所述測試臺單元還包括：以所述豎直擺擺體為對稱軸分別對稱設于所述豎直擺擺體兩側的兩組轉軸導線，所述轉軸導線的其中一端設于所述第三框體、另一端設于所述固定板。

7.一種用于弱力測試的標定方法，其特征在于，用于對權利要求1至6任一項所述的豎直擺式微小推力測試臺裝置進行標定，所述標定方法包括：

調節標定音圈電機中第一線圈的電流，使通電的第一線圈在第一永久磁體的磁場作用下對豎直擺擺體施加第一標準弱力；

調節反饋音圈電機中第二線圈的電流，使通電的第二線圈在第二永久磁體的磁場作用下對豎直擺擺體施加第一反饋弱力，其中，所述第一反饋弱力與所述第一標準弱力共同作用使所述豎直擺擺體處于平衡狀態；

根據所述第一線圈的電流與所述第二線圈的電流之間的關系計算第一標定系數。