用于衛(wèi)星力限振動試驗的三向通用測力平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于衛(wèi)星力限振動試驗的三向測力平臺，包括上輔助工裝、下輔助工裝以及設(shè)置在兩個輔助工裝之間的三向力傳感器，三者之間進行機械連接，機械連接的預(yù)緊力應(yīng)能保證它們的接觸面之間配合緊密，保證三向力傳感器和輔助工裝之間的預(yù)緊力大于力傳感器所受最大力，并且保證力測量裝置在承受縱向或橫向力時多個力傳感器之間受力均勻；三向力傳感器獲取的力信號通過力信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行合力和合力矩計算并電通信給振動試驗控制系統(tǒng)進行力限控制。本發(fā)明的三向測力平臺可以和不同產(chǎn)品的振動試驗夾具配合使用，具備匹配性強，頻率傳遞特性好，節(jié)約試驗成本的優(yōu)點。
【專利說明】用于衛(wèi)星力限振動試驗的三向通用測力平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器力學(xué)環(huán)境試驗領(lǐng)域，具體涉及一種用于航天器力限控制振動試驗的測力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在國內(nèi)航天器振動試驗中，傳統(tǒng)的加速度控制方法得到了廣泛應(yīng)用。然而該方法在航天器產(chǎn)品共振頻段存在著明顯的缺陷，在振動試驗過程中由于界面阻抗的不同使得航天器結(jié)構(gòu)會經(jīng)受遠高于實際發(fā)射環(huán)境的加速度響應(yīng)，即產(chǎn)生過試驗問題，過試驗會導(dǎo)致航天器上安裝的天線、太陽翼、電源、各種敏感器等有效載荷分系統(tǒng)、部組件甚至是主結(jié)構(gòu)的損壞，降低航天器工作的可靠性和壽命。
[0003]力限控制振動試驗方法是在傳統(tǒng)的加速度控制方法的基礎(chǔ)上，引入力響應(yīng)限幅控制技術(shù)，試驗中要求試驗件(航天器或航天器部件)同時滿足加速度試驗條件和力響應(yīng)限幅控制條件。采用這種加速度與力的雙重控制的技術(shù)可以較真實的復(fù)現(xiàn)試驗件在發(fā)射狀態(tài)下系統(tǒng)共振時的響應(yīng)情況，在很大程度上緩解由于試驗件界面阻抗動力吸振效應(yīng)引起的過試驗問題，有效保護試驗件的安全。
[0004]測力裝置是開展力限控制振動試驗的必備設(shè)備，其性能和技術(shù)指標直接決定力限試驗控制的效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于衛(wèi)星力限振動試驗的三向測力平臺，應(yīng)用于衛(wèi)星力限振動試驗。該測力平臺與衛(wèi)星振動夾具配合可以獲得衛(wèi)星振動試驗時三個方向的力的大小，測得的力信號用于給振動控制系統(tǒng)進行力限控制。
[0006]本發(fā)明的另一目的是利用上述三向測力平臺進行試驗件有效性校核的方法，該方法能夠可靠、高效的進行試驗件力限振動試驗的校驗。
[0007]本發(fā)明的用于衛(wèi)星力限振動試驗的三向測力平臺，包括上輔助工裝、下輔助工裝以及設(shè)置在兩個輔助工裝之間的三向力傳感器，上輔助工裝、下輔助工裝和三向力傳感器之間進行機械連接，機械連接的預(yù)緊力應(yīng)能保證它們接觸面之間配合緊密，保證三向力傳感器和輔助工裝之間的預(yù)緊力大于力傳感器所受最大力，并且保證力測量裝置在承受縱向或橫向力時多個力傳感器之間受力均勻；三向力傳感器獲取的力信號通過力信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行合力和合力矩計算并電通信給振動試驗控制系統(tǒng)進行力限控制。
[0008]其中，力信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過以下公式進行合力和合力矩的計算:
[0009]設(shè)試驗件縱向試驗時沿Z軸方向振動，橫向試驗時沿Y軸方向振動，則X軸垂直于Y軸和Z軸，從而建立幾何坐標系；
[0010]在試驗件振動試驗中，將第i號力傳感器測量得到的X、Y、Z向分力(時域信號)分別設(shè)為Fx (i)、Fy (i)和Fz (i)，第i號力傳感器所在的坐標值設(shè)為(X (i)，y (i)，z (i))，坐標值有正負號，由分力分別計算得到的繞X軸、Y軸、Z軸的力矩分別設(shè)為Mx(i)、My⑴和
【權(quán)利要求】
1.用于衛(wèi)星力限振動試驗的三向通用測力平臺，包括上輔助工裝、下輔助工裝以及設(shè)置在兩個輔助工裝之間的三向力傳感器，上輔助工裝、下輔助工裝和三向力傳感器之間進行機械連接，機械連接的預(yù)緊力應(yīng)能保證它們接觸面之間配合緊密，保證三向力傳感器和輔助工裝之間的預(yù)緊力大于力傳感器所受最大力，并且保證力測量裝置在承受縱向或橫向力時多個力傳感器之間受力均勻；三向力傳感器獲取的力信號通過力信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行合力和合力矩計算并電通信給振動試驗控制系統(tǒng)進行力限控制。
2.如權(quán)利要求1所述的三向測力平臺，其中，力信號調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過以下公式進行合力和合力矩的計算: 設(shè)試驗件縱向試驗時沿Z軸方向振動,橫向試驗時沿Y軸方向振動,則X軸垂直于Y軸和Z軸，從而建立幾何坐標系； 在試驗件振動試驗中，將第i號力傳感器測量得到的X、Y、Z向分力(時域信號)分別設(shè)為Fx (i)、Fy (i)和Fz (i)，第i號力傳感器所在的坐標值設(shè)為(X (i)，y (i)，z (i))，坐標值有正負號，由分力分別計算得到的繞X軸、Y軸、Z軸的力矩分別設(shè)為MJi)、My⑴和Mz(i):
3.如權(quán)利要求1所述的三向測力平臺，其中，試驗件為航天器或航天器部件。
4.如權(quán)利要求2所述的三向測力平臺，其中，公式(1)-(9)的運算均應(yīng)在時域中進行。
5.如權(quán)利要求1所述的三向測力平臺，其中，三向力傳感器的數(shù)量為8個以上，對于航天器，三向力傳感器優(yōu)選均布在同一圓周上。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的三向測力平臺，其中，上輔助工裝、下輔助工裝采用硬質(zhì)鋁合金板材加工。
7.如權(quán)利要求1所述的三向測力平臺，其中，三向力傳感器采用壓電式傳感器，其尺寸和量程應(yīng)根據(jù)試驗件結(jié)構(gòu)和試驗件的最大受力來選擇。
8.利用權(quán)利要求1-7任一項所述的三向測力平臺進行試驗件有效性校核的方法，包括以下步驟: a)在有效性校核前進行合力和合力矩理論值計算 在試驗件未產(chǎn)生共振情況下，縱向振動合力理論值計算公式為:
9.如權(quán)利要求8所述的方法，在縱向振動試驗和橫向振動試驗中，重新按照b)中有效性校核的步驟進行再校核。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述試驗件連接工裝為壓環(huán)或連接螺釘。
【文檔編號】G01M7/06GK103604543SQ201310590889
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】李新明, 岳志勇, 張俊剛, 王劍, 沈鳳霞, 孫通 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
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