一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置的制造方法
【專利摘要】一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括：支架支撐結(jié)構(gòu)、六分量力傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、剛性平臺和轉(zhuǎn)接支座，測試對象為整星模擬件；支架支撐結(jié)構(gòu)上部通過接口與六分量力傳感器固定，六分量力傳感器通過轉(zhuǎn)接支座與整星模擬件固定，加速度傳感器粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分別與六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；剛性平臺上設(shè)有若干地軌，支架支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上。本發(fā)明能夠控制改變整個試驗系統(tǒng)的剛度，實現(xiàn)模擬從5Hz—15Hz橫向基頻衛(wèi)星的模擬；本系統(tǒng)還具有每級支撐結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成一個測量子系統(tǒng)的功能，完成單機(jī)及部件級對支架、單艙、整星柔性支撐的模擬。
【專利說明】
一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于震動測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測 試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 高性能衛(wèi)星在當(dāng)今軍事斗爭中具有無可替代的巨大作用。在軌微振動通常由運動 部件的工作引起，隨著航天器所搭載有效載荷精度的提高，衛(wèi)星常用的飛輪、控制力矩陀 螺、太陽帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)等運動設(shè)備所產(chǎn)生的微振動已經(jīng)進(jìn)入了有效載荷的敏感區(qū)，如不采 取相應(yīng)的抑制措施足以影響航天器的正常工作。不僅與運動部件的摩擦、碰撞等微觀機(jī)制 相關(guān)，而且還與內(nèi)部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子陀螺效應(yīng)、柔性基礎(chǔ)、柔性附件等因素的耦合存在密切關(guān)系。 因此，為了準(zhǔn)確把握微振動產(chǎn)生的規(guī)律，不僅需要研究微振動源的微觀擾振機(jī)制，而且需要 對各種動力學(xué)耦合因素進(jìn)行深入剖析。國外的微振動測試系統(tǒng)多是測量微振動源在剛性界 面下的擾動，很少有實驗研究柔性安裝條件下的擾動。部分學(xué)者如南安普頓大學(xué)的Zhe Zhang采用三角型鋁制支架進(jìn)行模擬柔性支撐;法國學(xué)者FnmpisDecobert采用四個彈簧 質(zhì)量支座來模擬柔性支撐系統(tǒng)，并進(jìn)行了仿真分析與相關(guān)計算；斯坦福大學(xué)的Laila Mireille Elias and David W.Miller搭建了類似析架類結(jié)構(gòu)的變質(zhì)量(mass variable) 支撐結(jié)構(gòu)，但還沒有文獻(xiàn)表明該設(shè)備用于微振動測測量。國內(nèi)的文獻(xiàn)主要集中在反作用輪 擾動模型的建立和擾動，清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)均開展了相關(guān)問題的研究；中國空間 技術(shù)研究院趙煜和北京航空航天大學(xué)的張鵬飛開展了相關(guān)研究，應(yīng)用拉力繩索模擬柔性支 撐。以上研究采用單級柔性支撐結(jié)構(gòu)，裝卸復(fù)雜，不具備模擬支架、艙段、整星多種柔性支撐 狀態(tài)測試微振動源擾動特性以及模擬固有頻率在一定區(qū)間范圍內(nèi)衛(wèi)星的柔性支撐與微振 動源耦合作用的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，組 裝靈活、適用范圍廣泛。
[0004] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結(jié)構(gòu)、六分量力 傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、剛性平臺和轉(zhuǎn)接支座，測試對象為整星模擬 件；
[0005] 支架支撐結(jié)構(gòu)上部通過接口與六分量力傳感器固定，六分量力傳感器通過轉(zhuǎn)接支 座與整星模擬件固定，加速度傳感器粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0006] 剛性平臺上設(shè)有若干地軌，支架支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上。
[0007] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)、支架 支撐結(jié)構(gòu)、六分量力傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、括剛性平臺和轉(zhuǎn)接支座， 測試對象為整星模擬件；
[0008] 支架支撐結(jié)構(gòu)上部通過接口與六分量力傳感器固定，六分量力傳感器通過轉(zhuǎn)接支 座與整星模擬件固定，加速度傳感器粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0009] 剛性平臺上設(shè)有若干地軌，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜 支撐桿組成；四根支撐立桿垂直固定于剛性平臺上，且四根支撐立桿的底部通過螺釘固定 在剛性平臺的地軌上，蜂窩板固定于四根支撐立桿的上部，且蜂窩板與剛性平臺平行，形成 鏤空的正方體；四根斜支撐桿的兩端分別與蜂窩板、剛性平臺固定，且四根斜支撐桿位于所 述正方體的側(cè)面對角線上;所述支架支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘與蜂窩板固定。
[0010] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結(jié)構(gòu)、可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)、支架支撐結(jié)構(gòu)、重量調(diào)節(jié)設(shè)備、六分量力傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理 系統(tǒng)、剛性平臺和轉(zhuǎn)接支座，測試對象為整星模擬件；
[0011] 支架支撐結(jié)構(gòu)上部通過接口與六分量力傳感器固定，六分量力傳感器通過轉(zhuǎn)接支 座與整星模擬件固定，加速度傳感器粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0012] 剛性平臺上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度支 撐結(jié)構(gòu)由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜支撐桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)的四根立桿垂直固定 于剛性平臺上，且四根立桿的底部通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上，蜂窩平板固定于四 根立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)的四根 支撐立桿垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)的蜂窩平板上，且四根支撐立桿的底部通過螺釘固定在 根部支撐結(jié)構(gòu)的蜂窩平板上;蜂窩板固定于四根支撐立桿的上部，且蜂窩板與蜂窩平板平 行，形成鏤空的正方體；四根斜支撐桿的兩端分別與蜂窩板、蜂窩平板固定，且四根斜支撐 桿位于所述正方體的側(cè)面對角線上；重量調(diào)節(jié)設(shè)備固定于蜂窩平板上，且重量調(diào)節(jié)設(shè)備位 于蜂窩平板上表面的中心位置;支架支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘與蜂窩板固定。
[0013] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結(jié)構(gòu)、可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)、支架支撐結(jié)構(gòu)、六分量力傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、剛性平臺 和轉(zhuǎn)接支座，測試對象為整星模擬件；
[0014] 支架支撐結(jié)構(gòu)上部通過接口與六分量力傳感器固定，六分量力傳感器通過轉(zhuǎn)接支 座與整星模擬件固定，加速度傳感器粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0015] 剛性平臺上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度支 撐結(jié)構(gòu)由蜂窩板組成的封閉正方體;根部支撐結(jié)構(gòu)的四根立桿垂直固定于剛性平臺上，且 四根立桿下部通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上，蜂窩平板固定于四根立桿的上部，且蜂 窩平板與剛性平臺平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)固定于根部支撐結(jié)構(gòu)的蜂 窩平板上;支架支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘與可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)上表面固定。
[0016] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結(jié)構(gòu)、可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)、支架支撐結(jié)構(gòu)、六分量力傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、剛性平 臺、轉(zhuǎn)接支座和可調(diào)節(jié)剛度桿，測試對象為整星模擬件；
[0017] 支架支撐結(jié)構(gòu)上部通過接口與六分量力傳感器固定，六分量力傳感器通過轉(zhuǎn)接支 座與整星模擬件固定，加速度傳感器粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0018]剛性平臺上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度支 撐結(jié)構(gòu)由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)的四根立桿垂直固定于剛性平臺上，且 四根立桿的底部通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上，蜂窩平板固定于四根立桿的上部，且 蜂窩平板與剛性平臺平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)的四根支撐立桿下部安 裝有可調(diào)節(jié)剛度桿，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)通過四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)的蜂窩 平板上，蜂窩板固定于四根支撐立桿的上部，且蜂窩板與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方 體;支架支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘與蜂窩板固定。
[0019] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結(jié)構(gòu)、可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)、支架支撐結(jié)構(gòu)、六分量力傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、剛性平臺 和轉(zhuǎn)接支座，測試對象為整星模擬件；
[0020] 支架支撐結(jié)構(gòu)上部通過接口與六分量力傳感器固定，六分量力傳感器通過轉(zhuǎn)接支 座與整星模擬件固定，加速度傳感器粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0021] 剛性平臺上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度支 撐結(jié)構(gòu)由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)的四根立桿垂直固定于剛性平臺上，且 四根立桿底部通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上，蜂窩平板固定于四根立桿的上部，且蜂 窩平板與剛性平臺平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)的四根支撐立桿垂直固定 于根部支撐結(jié)構(gòu)的蜂窩平板上，蜂窩板固定于四根支撐立桿上部，且蜂窩板與蜂窩平板平 行，形成鏤空的正方體;支架支撐結(jié)構(gòu)通過螺釘與蜂窩板固定。
[0022]效果較好的，所述根部支撐結(jié)構(gòu)的四根立桿通過底部蜂窩板周向40個M10螺釘與 剛性平臺固定，且擰緊力矩16N.m，40個螺釘在根部支撐結(jié)構(gòu)的四根立桿外側(cè)，且為四面對 稱分布。
[0023]效果較好的，可調(diào)節(jié)剛度桿通過半球形接頭與根部支撐結(jié)構(gòu)的蜂窩平板上的四個 預(yù)埋件配合固定;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)的四根支撐立桿上設(shè)有與可調(diào)節(jié)剛度桿固定的接口。 [0024]效果較好的，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)的四根支撐立桿上設(shè)有與蜂窩板、蜂窩平板固定 的連接接口；可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)為由碳纖維制成的中空管，壁厚〇. 5mm、1mm或1.5mm，兩端設(shè) 有鋁制端件，且鋁制端件通過結(jié)構(gòu)膠黏劑粘貼于管壁內(nèi)。
[0025]效果較好的，六分量力傳感器包括工作臺和四個三分量力傳感器，四個三分量力 傳感器沿水平方向設(shè)置于工作臺的四個角位置；
[0026] 三分量力傳感器的測量范圍-10kN~10kN，彎矩測量范圍-20Nm~20Nm，測量閾值 0.005N〇
[0027]本發(fā)明的有益效果在于：
[0028]與數(shù)學(xué)仿真相比，支撐板、桿全部采用衛(wèi)星常用的蜂窩板、碳纖維桿等真實部件， 使對于獲得柔性支撐對輸出特性影響的數(shù)據(jù)更加全面有效；同全實物試驗系統(tǒng)相比，將復(fù) 雜的星體結(jié)構(gòu)通過可調(diào)節(jié)梁、板代替，比全實物試驗簡單易行，節(jié)省了研制經(jīng)費；同國外整 星級微振動模擬試驗件相比，通過增加可調(diào)節(jié)剛度桿，增加調(diào)節(jié)側(cè)邊蜂窩板的數(shù)量以及桿 件的根數(shù)，控制改變整個試驗系統(tǒng)的剛度，實現(xiàn)模擬從5Hz-15Hz橫向基頻衛(wèi)星的模擬，適 應(yīng)范圍更廣;本系統(tǒng)還具有每級支撐結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成一個測量子系統(tǒng)的功能，完成單機(jī)及部 件級對支架、單艙、整星柔性支撐的模擬，滿足其測量需要。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明變剛度(增加可調(diào)節(jié)剛度桿)狀態(tài)系統(tǒng)原理圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明變剛度(增加蜂窩板)狀態(tài)系統(tǒng)原理圖；
[0032]圖4為本發(fā)明變剛度(增加斜桿、增加質(zhì)量)狀態(tài)系統(tǒng)原理圖；
[0033]圖5為本發(fā)明模擬艙段式支撐原理圖；
[0034]圖6為本發(fā)明模擬支架式支撐理圖；
[0035]圖7為本發(fā)明可調(diào)支撐桿簡圖；
[0036]圖8為本發(fā)明碳纖維桿簡圖；
[0037]圖9為本發(fā)明鑄鐵安裝平臺簡圖；
[0038]圖10為本發(fā)明測力平臺構(gòu)成(正視圖）；
[0039]圖11為本發(fā)明測力平臺構(gòu)成(俯視圖）；
[0040]圖12為本發(fā)明半球形接頭示意；
[0041 ]圖13被測物體傳感器布設(shè)位置；
[0042]圖14試驗件上傳感器布設(shè)位置。
【具體實施方式】
[0043] 一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結(jié)構(gòu)3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)8和轉(zhuǎn)接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0044]支架支撐結(jié)構(gòu)3上部通過接口與六分量力傳感器5固定，六分量力傳感器5通過轉(zhuǎn) 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)3上，數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)8分別與六分量力傳感器5、加速度傳感器6相連接；
[0045] 如圖6所示，所述柔性支撐微振動測試裝置還包括剛性平臺9;剛性平臺9上設(shè)有若 干地軌，支架支撐結(jié)構(gòu)3通過螺釘固定在剛性平臺9的地軌上。
[0046] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結(jié)構(gòu)3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)8和轉(zhuǎn)接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0047]支架支撐結(jié)構(gòu)3上部通過接口與六分量力傳感器5固定，六分量力傳感器5通過轉(zhuǎn) 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)3上，數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)8分別與六分量力傳感器5、加速度傳感器6相連接；
[0048]如圖5所示，所述柔性支撐微振動測試裝置還包括剛性平臺9、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu) 2;其中，剛性平臺9上設(shè)有若干地軌，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜 支撐桿組成；四根支撐立桿垂直固定于剛性平臺9上，且四根支撐立桿的底部通過螺釘固定 在剛性平臺9的地軌上，蜂窩板固定于四根支撐立桿的上部，且蜂窩板與剛性平臺9平行，形 成鏤空的正方體；四根斜支撐桿的兩端分別與蜂窩板、剛性平臺9固定，且四根斜支撐桿位 于所述正方體的側(cè)面對角線上;所述支架支撐結(jié)構(gòu)3通過螺釘與蜂窩板固定。
[0049] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結(jié)構(gòu)3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)8和轉(zhuǎn)接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0050] 支架支撐結(jié)構(gòu)3上部通過接口與六分量力傳感器5固定，六分量力傳感器5通過轉(zhuǎn) 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)3上，數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)8分別與六分量力傳感器5、加速度傳感器6相連接；
[0051] 如圖4所示，所述柔性支撐微振動測試裝置還包括剛性平臺9、根部支撐結(jié)構(gòu)1、可 調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2和重量調(diào)節(jié)設(shè)備4;其中，剛性平臺9上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)1由蜂 窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜支撐桿組成； 根部支撐結(jié)構(gòu)1的四根立桿垂直固定于剛性平臺9上，且四根立桿的底部通過螺釘固定在剛 性平臺9的地軌上，蜂窩平板固定于四根立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺9平行，形成鏤 空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2的四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)1的蜂窩平板 上，且四根支撐立桿的底部通過螺釘固定在根部支撐結(jié)構(gòu)1的蜂窩平板上;蜂窩板固定于四 根支撐立桿的上部，且蜂窩板與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方體；四根斜支撐桿的兩端分 別與蜂窩板、蜂窩平板固定，且四根斜支撐桿位于所述正方體的側(cè)面對角線上;重量調(diào)節(jié)設(shè) 備4固定于蜂窩平板上，且位于蜂窩平板上表面的中心位置;支架支撐結(jié)構(gòu)3通過螺釘與蜂 窩板固定。
[0052] 一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結(jié)構(gòu)3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)8和轉(zhuǎn)接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0053]支架支撐結(jié)構(gòu)3上部通過接口與六分量力傳感器5固定，六分量力傳感器5通過轉(zhuǎn) 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)3上，數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)8分別與六分量力傳感器5、加速度傳感器6相連接；
[0054] 如圖1所示，所述柔性支撐微振動測試裝置還包括剛性平臺9、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2 和根部支撐結(jié)構(gòu)1;其中，剛性平臺9上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)1由蜂窩平板、四根立桿 組成，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)1的四根立桿垂直固 定于剛性平臺9上，且四根立桿下部通過螺釘固定在剛性平臺9的地軌上，蜂窩平板固定于 四根立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺9平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2的 四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)1的蜂窩平板上，蜂窩板固定于四根支撐立桿的上 部，且蜂窩板與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方體;支架支撐結(jié)構(gòu)3通過螺釘與蜂窩板固定。
[0055] -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結(jié)構(gòu)3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)8和轉(zhuǎn)接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0056]支架支撐結(jié)構(gòu)3上部通過接口與六分量力傳感器5固定，六分量力傳感器5通過轉(zhuǎn) 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)3上，數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)8分別與六分量力傳感器5、加速度傳感器6相連接；
[0057]如圖2所示，所述柔性支撐微振動測試裝置還包括剛性平臺9、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu) 2、根部支撐結(jié)構(gòu)1和可調(diào)節(jié)剛度桿11;其中，剛性平臺9上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)1由 蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu) 1的四根立桿垂直固定于剛性平臺9上，且四根立桿的底部通過螺釘固定在剛性平臺9的地 軌上，蜂窩平板固定于四根立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺9平行，形成鏤空的長方體； 可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2的四根支撐立桿下部安裝有可調(diào)節(jié)剛度桿11，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2通過 可調(diào)節(jié)剛度桿11垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)1的蜂窩平板上，蜂窩板固定于四根支撐立桿的 上部，且蜂窩板與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方體;支架支撐結(jié)構(gòu)3通過螺釘與蜂窩板固 定。
[0058] 一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結(jié)構(gòu)3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)8和轉(zhuǎn)接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0059]支架支撐結(jié)構(gòu)3上部通過接口與六分量力傳感器5固定，六分量力傳感器5通過轉(zhuǎn) 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)3上，數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)8分別與六分量力傳感器5、加速度傳感器6相連接；
[0060] 如圖3所示，所述柔性支撐微振動測試裝置還包括剛性平臺9、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu) 2、根部支撐結(jié)構(gòu)1和四塊平板;其中，剛性平臺9上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)1由蜂窩平 板、四根立桿組成，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)1的四 根立桿垂直固定于剛性平臺9上，且四根立桿底部通過螺釘固定在剛性平臺9的地軌上，蜂 窩平板固定于四根立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺9平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛 度支撐結(jié)構(gòu)2的四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)1的蜂窩平板上，蜂窩板固定于四根 支撐立桿上部，且蜂窩板與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方體，所述四塊平板與所述正方體 固定，且四塊平板與正方體的四個側(cè)面重合;支架支撐結(jié)構(gòu)3通過螺釘與蜂窩板固定。
[0061] 所述根部支撐結(jié)構(gòu)1的四根立桿通過底部蜂窩板周向40個M10螺釘與剛性平臺9固 定，且擰緊力矩16N.m，40個螺釘在根部支撐結(jié)構(gòu)1的四根立桿外側(cè)，且為四面對稱分布。
[0062] 可調(diào)節(jié)剛度桿11通過半球形接頭與根部支撐結(jié)構(gòu)1的蜂窩平板上的四個預(yù)埋件配 合固定;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2的四根支撐立桿上設(shè)有與可調(diào)節(jié)剛度桿11固定的接口。
[0063]剛性平臺9上設(shè)有若干地軌，如圖9所示。
[0064]如圖7所示，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2的四根支撐立桿上設(shè)有與蜂窩板、蜂窩平板固定 的連接接口；可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)2為由碳纖維制成的中空管，壁厚0.5mm、1mm或1.5mm，兩端 設(shè)有鋁制端件，且鋁制端件通過結(jié)構(gòu)膠黏劑粘貼于管壁內(nèi)。斜支撐桿與四根支撐立桿結(jié)構(gòu) 完全相同，僅長度不同，如圖8所示。
[0065] 如圖10和11所不，六分量力傳感器5包括工作臺和四個三分量力傳感器，四個三分 量力傳感器沿水平方向設(shè)置于工作臺的四個角位置;三分量力傳感器的測量范圍_10kN~ 10kN，彎矩測量范圍-20Nm~20Nm，測量閾值0.005N。工作臺包括上平臺和下平臺，上平臺和 下平臺之間設(shè)有四個三分量力傳感器。每個力傳感器可以測量作用在其上的Fx、Fy、Fz三個 方向的作用力。另外，根據(jù)精確已知的傳感器距離2a、2b，可以計算出作用在工作臺面上的 三方向力矩。作用在工作臺面上的力和力矩的計算公式如下：
[0066] Fx=Fxl+Fx2+Fx3+Fx4
[0067] Fy=Fyl+Fy2+Fy3+Fy4
[0068] Fz=Fzl+Fz2+Fz3+Fz4
[0069] Mx = b*(Fzl+Fz2-Fz3_Fz4)
[0070] My = a*(-Fzl+Fz2+Fz3_Fz4)
[0071 ] Mz = b*(-Fxl-Fx2+Fx3+Fx4)+a*(Fyl+Fy4-Fy2_Fy3)
[0072]該計算公式已集成在配套的KiStler5080A電荷放大器內(nèi)，電荷放大器可直接輸出 合成后的六分量的力和力矩。八個壓電傳感器輸出信號由數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行采集處理 轉(zhuǎn)化為三個微小振動力信號和三個微小振動力矩信號，用于分析柔性支撐對根部輸出特性 的影響。力傳感器測量范圍-10kN~10kN，彎矩測量范圍-20Nm~20Nm;測量閾值0.005N、靈 敏度Fx，F(xiàn)y_8pC/N Fz_3.7pC/N線性度1 %、固有頻率fX，f z為3kHz、fy為3kHz，臺體重量8kg 配套線纜1677A5/1679A5、電荷放大器5080A。
[0073] 加速度傳感器6為三軸ICP模態(tài)加速度傳感器，標(biāo)稱靈敏度100mV/g，頻響0.5~ 5kHz，測量范圍0-10g。傳感器通過502膠粘貼至結(jié)構(gòu)上，固化時間2小時。傳感器布設(shè)方式如 圖12和圖13所示?？刂屏赝勇萆蟼鞲衅鞯牟贾眯杩紤]可反映被測量物體點頭，側(cè)偏等多 種狀態(tài)。試驗件上的的測試既要考慮到可以測試耦合系統(tǒng)的橫向縱向及扭轉(zhuǎn)模態(tài)，又要考 慮加速度傳遞的敏感部位。
[0074]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8的主要性能指標(biāo):a)通道指標(biāo)，LMS采集系統(tǒng)共40個采集通道(用于 采集模擬信號），另外還有2通道轉(zhuǎn)速輸入(用于采集轉(zhuǎn)速信號）以及2通道信號源輸出（用于 控制激振器）。其指標(biāo)如下:頻率范圍為O.OHz-lOOKHz，數(shù)采前端和主控計算機(jī)之間傳輸速 度優(yōu)于14M采樣點/秒，可測量動態(tài)范圍優(yōu)于150dB;信號輸入線纜接口為BNC接頭。b)A/D轉(zhuǎn) 換指標(biāo):轉(zhuǎn)換精度多24Bi t;輸入范圍-10V~+10V;多種觸發(fā)方式，如轉(zhuǎn)速觸發(fā)，時間觸發(fā)，模 擬量觸發(fā)。各通道具有獨立的A/D轉(zhuǎn)換器，有硬件DSP功能，能實現(xiàn)各通道同步采集。
[0075] 本發(fā)明在測量時，首先接通電源，控制力矩陀螺和數(shù)采系統(tǒng)開機(jī)，通過數(shù)采系統(tǒng)測 量整個系統(tǒng)的背景噪聲，將控制力矩陀螺低速框架角保持〇,進(jìn)行高速轉(zhuǎn)子的的升速測試， 采樣頻率固定為2048Hz，采集升速過程中六分量力傳感器的力和彎矩，以及加速度傳感器 的加速度，頻率響應(yīng)以圖的形式表示出來。然后進(jìn)行控制力矩陀螺低速框架角保持0°的穩(wěn) 態(tài)測試，然后分別對低速框架角進(jìn)行改變，測量不同低速框架角對于微振動源輸出特性的 影響。將力傳感器拆下，將控制力矩陀螺直接安裝在支架上進(jìn)行測量。
[0076] 本發(fā)明通過增加可調(diào)節(jié)剛度桿，模擬不同結(jié)構(gòu)形式整星剛度;通過增加斜支撐桿， 增加柔性支撐系統(tǒng)的剛度，如圖3所示。然后進(jìn)行如上文所述測量;通過在四周增加蜂窩板， 增加柔性支撐系統(tǒng)的剛度，如圖4所示。然后進(jìn)行如上文所述測量;將可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)和 支架支撐結(jié)構(gòu)分別直接安裝至底部支撐，分別模擬支架、艙段的支撐對控制力矩陀螺輸出 特性的影響，如圖5和圖6所示。然后進(jìn)行如上文所述測量；因此本發(fā)明試驗系統(tǒng)可以用于采 集微振動源在根部柔性支撐特性下擾源根部輸出力出現(xiàn)的頻率以及輸出力峰值隨結(jié)構(gòu)剛 度不同的變化以及變化規(guī)律，同時可以測試星體不同位置在控制力矩陀螺的激勵下的加速 度傳遞規(guī)律，日后可廣泛用于驗證并修正柔性支撐與控制力矩陀螺動力學(xué)模型。
[0077] 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:支架支撐結(jié)構(gòu) (3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(8)、剛性平臺（9)和轉(zhuǎn)接 支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結(jié)構(gòu)（3)上部通過接口與六分量力傳感器(5)固定，六分量力傳感器(5)通過 轉(zhuǎn)接支座（10)與整星模擬件(7)固定，加速度傳感器(6)粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)(3)上，數(shù)據(jù)采 集和處理系統(tǒng)(8)分別與六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)相連接； 剛性平臺（9)上設(shè)有若干地軌，支架支撐結(jié)構(gòu)（3)通過螺釘固定在剛性平臺（9)的地軌 上。2. -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:可調(diào)剛度支撐結(jié) 構(gòu)（2)、支架支撐結(jié)構(gòu)（3)、六分量力傳感器（5)、加速度傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng) (8) 、括剛性平臺（9)和轉(zhuǎn)接支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結(jié)構(gòu)（3)上部通過接口與六分量力傳感器(5)固定，六分量力傳感器(5)通過 轉(zhuǎn)接支座（10)與整星模擬件(7)固定，加速度傳感器(6)粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)(3)上，數(shù)據(jù)采 集和處理系統(tǒng)(8)分別與六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)相連接； 剛性平臺（9)上設(shè)有若干地軌，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)（2)由蜂窩板、四根支撐立桿和四根 斜支撐桿組成；四根支撐立桿垂直固定于剛性平臺（9)上，且四根支撐立桿的底部通過螺釘 固定在剛性平臺（9)的地軌上，蜂窩板固定于四根支撐立桿的上部，且蜂窩板與剛性平臺 (9) 平行，形成鏤空的正方體；四根斜支撐桿的兩端分別與蜂窩板、剛性平臺（9)固定，且四 根斜支撐桿位于所述正方體的側(cè)面對角線上;所述支架支撐結(jié)構(gòu)(3)通過螺釘與蜂窩板固 定。3. -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結(jié)構(gòu) (1)、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)、支架支撐結(jié)構(gòu)(3)、重量調(diào)節(jié)設(shè)備(4)、六分量力傳感器(5)、加 速度傳感器(6)、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)(8)、剛性平臺（9)和轉(zhuǎn)接支座（10)，測試對象為整星 模擬件(7); 支架支撐結(jié)構(gòu)（3)上部通過接口與六分量力傳感器(5)固定，六分量力傳感器(5)通過 轉(zhuǎn)接支座（10)與整星模擬件(7)固定，加速度傳感器(6)粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)(3)上，數(shù)據(jù)采 集和處理系統(tǒng)(8)分別與六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)相連接； 剛性平臺（9)上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)(2)由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜支撐桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的四根立桿 垂直固定于剛性平臺（9)上，且四根立桿的底部通過螺釘固定在剛性平臺（9)的地軌上，蜂 窩平板固定于四根立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺（9)平行，形成鏤空的長方體;可調(diào) 剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)的四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的蜂窩平板上，且四根支撐 立桿的底部通過螺釘固定在根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的蜂窩平板上;蜂窩板固定于四根支撐立桿 的上部，且蜂窩板與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方體；四根斜支撐桿的兩端分別與蜂窩 板、蜂窩平板固定，且四根斜支撐桿位于所述正方體的側(cè)面對角線上;重量調(diào)節(jié)設(shè)備(4)固 定于蜂窩平板上，且重量調(diào)節(jié)設(shè)備(4)位于蜂窩平板上表面的中心位置;支架支撐結(jié)構(gòu)（3) 通過螺釘與蜂窩板固定。4. 一種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結(jié)構(gòu) (1)、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)、支架支撐結(jié)構(gòu)(3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數(shù) 據(jù)采集和處理系統(tǒng)(8)、剛性平臺（9)和轉(zhuǎn)接支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結(jié)構(gòu)（3)上部通過接口與六分量力傳感器(5)固定，六分量力傳感器(5)通過 轉(zhuǎn)接支座（10)與整星模擬件(7)固定，加速度傳感器(6)粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)(3)上，數(shù)據(jù)采 集和處理系統(tǒng)(8)分別與六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)相連接； 剛性平臺（9)上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)(2)由蜂窩板組成的封閉正方體;根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的四根立桿垂直固定于剛性平 臺（9)上，且四根立桿下部通過螺釘固定在剛性平臺（9)的地軌上，蜂窩平板固定于四根立 桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺（9)平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)固定 于根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的蜂窩平板上;支架支撐結(jié)構(gòu)（3)通過螺釘與可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)上 表面固定。5. -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結(jié)構(gòu) (1)、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)、支架支撐結(jié)構(gòu)(3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數(shù) 據(jù)采集和處理系統(tǒng)(8)、剛性平臺（9)、轉(zhuǎn)接支座（10)和可調(diào)節(jié)剛度桿（11)，測試對象為整星 模擬件(7); 支架支撐結(jié)構(gòu)（3)上部通過接口與六分量力傳感器(5)固定，六分量力傳感器(5)通過 轉(zhuǎn)接支座（10)與整星模擬件(7)固定，加速度傳感器(6)粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)(3)上，數(shù)據(jù)采 集和處理系統(tǒng)(8)分別與六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)相連接； 剛性平臺（9)上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)(2)由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的四根立桿垂直固定于剛性 平臺（9)上，且四根立桿的底部通過螺釘固定在剛性平臺（9)的地軌上，蜂窩平板固定于四 根立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺（9)平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2) 的四根支撐立桿下部安裝有可調(diào)節(jié)剛度桿（11)，可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)（2)通過四根支撐立桿 垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的蜂窩平板上，蜂窩板固定于四根支撐立桿的上部，且蜂窩板 與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方體;支架支撐結(jié)構(gòu)(3)通過螺釘與蜂窩板固定。6. -種模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結(jié)構(gòu) (1)、可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)、支架支撐結(jié)構(gòu)(3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數(shù) 據(jù)采集和處理系統(tǒng)(8)、剛性平臺（9)和轉(zhuǎn)接支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結(jié)構(gòu)（3)上部通過接口與六分量力傳感器(5)固定，六分量力傳感器(5)通過 轉(zhuǎn)接支座（10)與整星模擬件(7)固定，加速度傳感器(6)粘貼至支架支撐結(jié)構(gòu)(3)上，數(shù)據(jù)采 集和處理系統(tǒng)(8)分別與六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)相連接； 剛性平臺（9)上設(shè)有若干地軌，根部支撐結(jié)構(gòu)（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調(diào)剛度 支撐結(jié)構(gòu)(2)由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的四根立桿垂直固定于剛性 平臺（9)上，且四根立桿底部通過螺釘固定在剛性平臺（9)的地軌上，蜂窩平板固定于四根 立桿的上部，且蜂窩平板與剛性平臺（9)平行，形成鏤空的長方體;可調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)的 四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的蜂窩平板上，蜂窩板固定于四根支撐立桿上 部，且蜂窩板與蜂窩平板平行，形成鏤空的正方體;支架支撐結(jié)構(gòu)（3)通過螺釘與蜂窩板固 定。7. 如權(quán)利要求4-6所述的模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，所述 根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的四根立桿通過底部蜂窩板周向40個M10螺釘與剛性平臺（9)固定，且擰 緊力矩16N.m，40個螺釘在根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的四根立桿外側(cè)，且為四面對稱分布。8. 如權(quán)利要求5所述的模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，可調(diào)節(jié) 剛度桿（11)通過半球形接頭與根部支撐結(jié)構(gòu)（1)的蜂窩平板上的四個預(yù)埋件配合固定;可 調(diào)剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)的四根支撐立桿上設(shè)有與可調(diào)節(jié)剛度桿(11)固定的接口。9. 如權(quán)利要求2-6所述的模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，可調(diào) 剛度支撐結(jié)構(gòu)(2)的四根支撐立桿上設(shè)有與蜂窩板、蜂窩平板固定的連接接口；可調(diào)剛度支 撐結(jié)構(gòu)(2)為由碳纖維制成的中空管，壁厚0.5mm、lmm或1.5mm，兩端設(shè)有鋁制端件，且鋁制 端件通過結(jié)構(gòu)膠黏劑粘貼于管壁內(nèi)。10. 如權(quán)利要求1-6所述的模擬衛(wèi)星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，六 分量力傳感器(5)包括工作臺和四個三分量力傳感器，四個三分量力傳感器沿水平方向設(shè) 置于工作臺的四個角位置； 三分量力傳感器的測量范圍-10kN~10kN，彎矩測量范圍-20Nm~20Nm，測量閾值 0.005N〇
【文檔編號】G01H17/00GK106017663SQ201610318496
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】孫維, 劉國青, 羅文波, 高行素, 史文華, 錢志英, 高峰, 梁東平, 石文靜, 關(guān)新
【申請人】北京空間飛行器總體設(shè)計部