基于扭秤的弱力測(cè)量的初步分析和校驗(yàn).pdf

1、A T h e s i si nS o l i dM e c h a n i c sB a s e d o n t h e 腑a k ．f o r c e T o r s i o n B a l a n c eM e a s u r e m e n t s P r e l i m i n a r y A n a l y s i sa n dV e r i f i c a t i o nB y Z h a o F e n g m i n

2、gS u p e r v i s o r ：A s s o c i a t e P r o f e s s o rL i Y i n g m e iV i c es u p e r v i s o r ：P r o f e s s o r K a n g Q iN o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t yJ u n e 2 0 1 3東北大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要基于扭秤的弱力測(cè)量的初步分析和校驗(yàn)摘

3、要在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的今天，人類對(duì)宇宙空間的探索越來越多。隨著人類空間科學(xué)活動(dòng)的增多，空間飛行器的種類日益豐富并且先進(jìn)。作為給飛行器提供動(dòng)力系統(tǒng)的推進(jìn)器，其發(fā)展已達(dá)到微牛頓量級(jí)。微推力測(cè)量裝置可以對(duì)推進(jìn)器的推力進(jìn)行精確測(cè)量，并且根據(jù)測(cè)量結(jié)果評(píng)估推進(jìn)器的推力性能，指引推進(jìn)器研究的改進(jìn)方向，縮短推進(jìn)器的研發(fā)時(shí)間和周期。本論文以空間微推進(jìn)器的微推力測(cè)量作為研究對(duì)象，初步設(shè)計(jì)了一套完整的基于扭秤的弱力測(cè)量系統(tǒng)，采用兩步標(biāo)定法作為實(shí)驗(yàn)原理，即標(biāo)準(zhǔn)

4、弱力產(chǎn)生、扭轉(zhuǎn)角位移測(cè)量及標(biāo)定。設(shè)計(jì)并制作了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，包括扭絲夾具、扭擺系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)弱力產(chǎn)生裝置、真空系統(tǒng)的改造、角位移測(cè)量系統(tǒng)和基于P S D 的光杠桿參考測(cè)量系統(tǒng)等。通過兩步標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，給出真空環(huán)境下標(biāo)準(zhǔn)弱力與扭擺的扭轉(zhuǎn)角位移之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在真空環(huán)境下的原理實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量了4 9 N - 1 8 0 9 N 范圍的微推力，測(cè)量精度可以達(dá)到3 0 N ，分辨率為1 心，給出整套測(cè)量裝置的最終標(biāo)定結(jié)果為F o = A O - d ，其

5、中標(biāo)定的系數(shù)為c = ( 1 ．9 0 6 3 = t - - 0 ．0 2 2 6 ) ×1 0 。g N ／r a d 和d 氣O ．7 6 5 8 + 0 ．1 4 1 1 ) l a N 。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，角位移標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中電磁螺線管間距變化、真空系統(tǒng)內(nèi)的振動(dòng)及溫度的波動(dòng)等干擾因素對(duì)扭秤的測(cè)量會(huì)產(chǎn)生的影響，同時(shí)加工和裝配精度限制了扭秤系統(tǒng)的最小推力測(cè)量值。針對(duì)以上情況設(shè)計(jì)了相應(yīng)的抑制和測(cè)量系統(tǒng)的改進(jìn)方案，為下一步實(shí)驗(yàn)工作的開