扭秤微推力測(cè)量裝置的研制.pdf

1、地球重力場(chǎng)測(cè)量衛(wèi)星中的核心技術(shù)之一就是場(chǎng)發(fā)射電推進(jìn)器FEEP(Field EmissionElectric Propulsion)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用以及推進(jìn)器微推力測(cè)試平臺(tái)，為衛(wèi)星在太空中姿態(tài)控制和無拖曳飛行控制提供技術(shù)支撐。隨著空間科學(xué)的迅猛發(fā)展，空間任務(wù)需求不斷增加，對(duì)推進(jìn)器的研究提出了更高的要求。推力測(cè)量裝置可以對(duì)推進(jìn)器產(chǎn)生的脈沖沖量和推力值進(jìn)行精確測(cè)量并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試，對(duì)推進(jìn)器的研究和發(fā)展起著關(guān)鍵作用。
　　本文以中國(guó)科學(xué)院微

2、重力實(shí)驗(yàn)室在精密扭秤上的研究為基礎(chǔ)，研制了一種基于扭秤系統(tǒng)的微推力測(cè)量裝置。主要以毫牛量級(jí)扭秤進(jìn)行研究，所研制扭秤的技術(shù)指標(biāo)要求:測(cè)力范圍30μN(yùn)～30mN，扭轉(zhuǎn)周期2.1s，靈敏度6μrad/μN(yùn)·m，分辨率30μN(yùn)。
　　為保證研制的扭秤達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，采用雙扭絲拉緊結(jié)構(gòu)使扭秤在受到外測(cè)量力矩作用時(shí)保證以水平扭轉(zhuǎn)為主要運(yùn)動(dòng)方式，從而可以有效抑制測(cè)量扭轉(zhuǎn)角的單擺誤差效應(yīng)。使用標(biāo)準(zhǔn)弱力的標(biāo)定、角位移等兩步標(biāo)定方法對(duì)扭秤系統(tǒng)全面標(biāo)

3、定。通過單扭絲懸掛和雙扭絲拉緊對(duì)比實(shí)驗(yàn)、真空泵振動(dòng)影響、單路傳感器與激光干涉差分測(cè)量的比較、磁阻尼系統(tǒng)的作用等，較為全面分析扭秤的性能及環(huán)境因素的影響。通過頻譜分析扭秤的扭轉(zhuǎn)頻率和擺動(dòng)頻率的實(shí)際值，將其與設(shè)計(jì)理論值對(duì)比，并調(diào)整一致消除測(cè)量誤差。通過建立微推力與扭秤扭轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系式，與理論平衡方程比較并進(jìn)行誤差分析和控制。通過上述分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及誤差控制，所研制扭秤的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，完成了研制任務(wù)。
　　實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，扭秤