矢量力传感器中心，从而实现标准拉力F2的轴线与矢量力传感器Y轴重合；
[0080]进行水平标准力Fz施加时，标准拉力F3通过拉环直接作用于加载头，再通过加载头作用于矢量力传感器中心，从而实现标准力F3的轴线与矢量力传感器Z轴线重合；
[0081]进行绕X轴力矩Mx施加时，标准拉力F5通过拉环作用于加载头，标准推力F4通过压座作用于加载头，拉环与压座的位置为关于X轴对称，两个作用点位于Y-Z平面内且连线与Z轴平行，F4与F5大小相等、方向相反，从结构上保证标准力轴线与矢量力传感器坐标系的Z轴相交，并与矢量力传感器Y轴平行，同时关于矢量力传感器X轴对称分布，从而实现绕X轴标准力矩Mx的施加。
[0082]进行绕X轴力矩Mx施加时，标准拉力F5通过拉环作用于加载头，标准推力F4通过压座作用于加载头，拉环与压座的位置为关于X轴对称，F4与F5大小相等、方向相反，从而实现绕X轴标准力矩Mx的施加。
[0083]进行绕Y轴力矩My施加时，标准拉力F6、F7通过拉环作用于加载头，两个拉环的位置为关于Y轴对称，F6与F7大小相等、方向相反，从而实现绕Y轴标准力矩My的施加。
[0084I进行绕Z轴力矩Mx施加时，标准拉力F9通过拉环作用于加载头，标准推力F8通过压座作用于加载头，拉环与压座的位置为关于Z轴对称，F8与F9大小相等、方向相反，从而实现绕Z轴标准力矩Mz的施加。
[0085](5)矢量力推力测量装置系数矩阵计算
[0086]依据加载所得数据，利用最小二乘法计算出各项系数。利用六项单元加载，可求得各单元主系数，一次干扰系数和平方干扰系数，共72项。
[0087](6)系数检查
[0088]分别施加Fx、Fy、FZ、Mx、My、MZ标准力，并由采集设备记录矢量力传感器的7路输出信号。用标定的系数矩阵对采集的数据处理，检查矢量力传感器的输出力值与标准力之的一致性。
【主权项】
1.姿控发动机矢量推力原位校准装置，其特征在于:包括标准矢量力力源、加载机构、矢量力测量单元、数据采集单元以及数据处理单元， 所述标准矢量力力源用于根据执行要求产生并控制9个标准力作用在加载机构上； 所述加载机构用于固定待校准的矢量力传感器，并将9个标准力施加在不同的地方完成待校准矢量力传感器的三个方向的力载荷Fx、Fy、Fz以及三个方向的力矩载荷Mx、My、Mz的加载； 所述矢量力测量单元用于对待测矢量力传感器输出的电压信号的进行采集并存储至数据处理模块，同时为待校准矢量力传感器的7个应变桥单独提供激励，并对所提供激励进行回测； 所述数据处理模块用于接收来自标准矢量力力源的加载结果和矢量力测量单元的测量结果，并进行存储对，后通过计算获取待校准矢量力传感器的校准系数。2.根据权利要求1所述的姿控发动机矢量推力原位校准装置，其特征在于:标准矢量力力源包括力源控制模块、PLC控制器、9个伺服驱动器、9个电动缸、9个标准传感器以及采集设备， 9个伺服驱动器、9个电动缸和9个标准力传感器一一对应，依次连接； 所述力源控制模块包括施加指令产生模块、比较模块以及施加结果反馈模块，所述采集设备用于采集用于在标准力传感器上的实时力值并反馈给力源控制模块;PLC控制器控制对应电动缸运动，电动缸产生的力作用于对应的标准力传感器上； 所述施加指令产生模块用于根据矢量力传感器校准程序产生施加指令发送给PLC控制器，同时将施加指令中包含的施加标准力值发送给比较模块； 所述比较模块用于接收数据采集设备反馈的实时力值，并与需要施加的标准力值进行比较后，根据比较结果向施加指令产生模块或施加结果反馈模块发送指令；当实时力值与标准力值在差值在允许范围内，向施加指令产生模块发送停止施加指令，同时向施加结果反馈模块发送施加结果。3.根据权利要求2所述的姿控发动机矢量推力原位校准装置，其特征在于:所述加载机构包括加载头、连杆、传感器安装法兰以及后法兰，所述加载头的一端与发动机连接，所述加载头的另一端通过连杆与后法兰连接，所述传感器安装法兰位于后法兰与加载头之间，所述传感器安装法兰固定在不动的基础上，待校准矢量力传感器的一端固定在传感器安装法兰上，待校准矢量力传感器的另一端固定在加载头上； 设加载头的中心位置为原点，加载头与水平面平行的为X轴，与水平面垂直的为Z轴，发动机的中轴线为Y轴;所述加载头上的设置有六个拉环和两个压座;后法兰上设置有第七拉环； 拉环用于实现标准拉力的施加，具有3自由度，对施加的标准拉力具有补偿作用;压座用于实现标准压力的施加，具有3自由度，对施加的标准推力具有补偿作用;六个拉环和两个压座通过组合的方式实现?7、？2、]\^、]%和1^标准力的施加； 第一拉环位于加载头的X轴上，标准拉力Fl通过第一拉环作用在加载头上，标准拉力Fl的方向与X轴同向；第二、三拉环分别位于X轴上且以Y轴对称设置，标准拉力F6通过第二拉环作用在加载头上，标准拉力F7通过第三拉环作用在加载头上，标准拉力F6、标准拉力F7的均与Z轴平行，方向相反且大小相同；第四拉环位于X轴上，第一压座位于X轴上，第四拉环与第一压座以Z轴对称设置;标准推力F8通过第一压座作用在加载头上，标准拉力F9通过第四拉环作用在加载头上，标准推力F8与标准拉力F9均与Z轴平行，方向相反且大小相同；第五拉环位于加载头的Z轴上，标准拉力F3通过第一拉环作用在加载头上，标准拉力F3的方向与Z轴同向；第六拉环位于加载头的Z轴上，第二压座位于加载头的Z轴上，第六拉环与第二压座以X轴对称设置，标准拉力F5通过第六拉环作用在加载头上，标准推力F4通过第二压座作用在加载头上，标准拉力F5与标准推力F4均与Y轴平行，方向相反且大小相同；标准拉力F2通过第七拉环作用在后法兰上，标准拉力F2的方向与Y轴一致;9个电动缸分别作用在六个拉环、两个压座和第七拉环上。4.根据权利要求1或2或3所述的姿控发动机矢量推力原位校准装置，其特征在于:所述数据处理单元包括标准力判断模块、标准力采集模块、电压信号采集模块、存储模块以及校准系数计算模块， 所述标准力判断模块用于接收来自标准矢量力力源的是否为正确的加载结果，并在加载结果正确时，将加载的标准力值发送给标准力采集模块，同时通知电压信号采集模块采集与该加载结果对应的电压信号； 所述标准力采集模块用于采集标准力判断模块发送的标准力值，并发送给存储模块；所述电压信号采集模块用于从矢量力测量单元采集对应的电压信号，并发送给存储模块；所述存储模块用于按照对应的关系存储采集到的标准力值和电压信号； 所述校准系数计算模块用于在九个标准力加载完成后，从存储模块中读取对应的数据按照单元校准法计算待校准矢量力传感器的校准系数。5.根据权利要求2所述的姿控发动机矢量推力原位校准装置，其特征在于:所述采集设备为DMP40采集设备。6.根据权利要求3所述的姿控发动机矢量推力原位校准装置，其特征在于: 待校准矢量力传感器通过4个螺栓与传感器安装法兰固定；加载头与矢量力传感器之间通过2个定位销定位后，由4个螺栓固定； 后法兰与加载头之间通过4个带有定位功能的连杆固定。7.根据权利要求3所述的姿控发动机矢量推力原位校准装置，其特征在于:所述加载头、连杆和后法兰均采用轻质材料LV12制作。
【专利摘要】本发明涉及姿控发动机矢量推力原位校准装置，包括标准矢量力力源、加载机构、矢量力测量单元、数据采集单元以及数据处理单元，标准矢量力力源用于根据执行要求产生并控制9个标准力作用在加载机构上；加载机构用于固定待校准的矢量力传感器；矢量力测量单元用于对待测矢量力传感器输出的电压信号的进行采集并存储至数据处理模块；数据处理模块用于接收来自标准矢量力力源的加载结果和矢量力测量单元的测量结果，并进行存储对，后通过计算获取待校准矢量力传感器的校准系数。姿控发动机矢量推力原位校准装置可在2Pa高模环境下远程自动校准，可有效消除推进剂供应管路、测量线缆对矢量推力测量的影响，提高矢量推力测量精度。
【IPC分类】G01L25/00
【公开号】CN105547585
【申请号】CN201511031447
【发明人】李广会, 冷海峰, 周晶, 刘丽宁, 王宏亮, 李志勋, 黄鹏辉, 田健江
【申请人】西安航天动力试验技术研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月31日