一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置的制造方法
【专利摘要】一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括：支架支撑结构、六分量力传感器、加速度传感器、数据采集和处理系统、刚性平台和转接支座，测试对象为整星模拟件；支架支撑结构上部通过接口与六分量力传感器固定，六分量力传感器通过转接支座与整星模拟件固定，加速度传感器粘贴至支架支撑结构上，数据采集和处理系统分别与六分量力传感器、加速度传感器相连接；刚性平台上设有若干地轨，支架支撑结构通过螺钉固定在刚性平台的地轨上。本发明能够控制改变整个试验系统的刚度，实现模拟从5Hz—15Hz横向基频卫星的模拟；本系统还具有每级支撑结构分别构成一个测量子系统的功能，完成单机及部件级对支架、单舱、整星柔性支撑的模拟。
【专利说明】
一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置
技术领域
[0001] 本发明属于震动测试技术领域，尤其涉及一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测 试装置。
【背景技术】
[0002] 高性能卫星在当今军事斗争中具有无可替代的巨大作用。在轨微振动通常由运动 部件的工作引起，随着航天器所搭载有效载荷精度的提高，卫星常用的飞轮、控制力矩陀 螺、太阳帆板驱动机构等运动设备所产生的微振动已经进入了有效载荷的敏感区，如不采 取相应的抑制措施足以影响航天器的正常工作。不仅与运动部件的摩擦、碰撞等微观机制 相关，而且还与内部结构、转子陀螺效应、柔性基础、柔性附件等因素的耦合存在密切关系。 因此，为了准确把握微振动产生的规律，不仅需要研究微振动源的微观扰振机制，而且需要 对各种动力学耦合因素进行深入剖析。国外的微振动测试系统多是测量微振动源在刚性界 面下的扰动，很少有实验研究柔性安装条件下的扰动。部分学者如南安普顿大学的Zhe Zhang采用三角型铝制支架进行模拟柔性支撑;法国学者FnmpisDecobert采用四个弹簧 质量支座来模拟柔性支撑系统，并进行了仿真分析与相关计算；斯坦福大学的Laila Mireille Elias and David W.Miller搭建了类似析架类结构的变质量(mass variable) 支撑结构，但还没有文献表明该设备用于微振动测测量。国内的文献主要集中在反作用轮 扰动模型的建立和扰动，清华大学、北京航空航天大学均开展了相关问题的研究；中国空间 技术研究院赵煜和北京航空航天大学的张鹏飞开展了相关研究，应用拉力绳索模拟柔性支 撑。以上研究采用单级柔性支撑结构，装卸复杂，不具备模拟支架、舱段、整星多种柔性支撑 状态测试微振动源扰动特性以及模拟固有频率在一定区间范围内卫星的柔性支撑与微振 动源耦合作用的能力。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，本发明提供一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，组 装灵活、适用范围广泛。
[0004] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:支架支撑结构、六分量力 传感器、加速度传感器、数据采集和处理系统、刚性平台和转接支座，测试对象为整星模拟 件；
[0005] 支架支撑结构上部通过接口与六分量力传感器固定，六分量力传感器通过转接支 座与整星模拟件固定，加速度传感器粘贴至支架支撑结构上，数据采集和处理系统分别与 六分量力传感器、加速度传感器相连接；
[0006] 刚性平台上设有若干地轨，支架支撑结构通过螺钉固定在刚性平台的地轨上。
[0007] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:可调刚度支撑结构、支架 支撑结构、六分量力传感器、加速度传感器、数据采集和处理系统、括刚性平台和转接支座， 测试对象为整星模拟件；
[0008] 支架支撑结构上部通过接口与六分量力传感器固定，六分量力传感器通过转接支 座与整星模拟件固定，加速度传感器粘贴至支架支撑结构上，数据采集和处理系统分别与 六分量力传感器、加速度传感器相连接；
[0009] 刚性平台上设有若干地轨，可调刚度支撑结构由蜂窝板、四根支撑立杆和四根斜 支撑杆组成；四根支撑立杆垂直固定于刚性平台上，且四根支撑立杆的底部通过螺钉固定 在刚性平台的地轨上，蜂窝板固定于四根支撑立杆的上部，且蜂窝板与刚性平台平行，形成 镂空的正方体；四根斜支撑杆的两端分别与蜂窝板、刚性平台固定，且四根斜支撑杆位于所 述正方体的侧面对角线上;所述支架支撑结构通过螺钉与蜂窝板固定。
[0010] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:根部支撑结构、可调刚度 支撑结构、支架支撑结构、重量调节设备、六分量力传感器、加速度传感器、数据采集和处理 系统、刚性平台和转接支座，测试对象为整星模拟件；
[0011] 支架支撑结构上部通过接口与六分量力传感器固定，六分量力传感器通过转接支 座与整星模拟件固定，加速度传感器粘贴至支架支撑结构上，数据采集和处理系统分别与 六分量力传感器、加速度传感器相连接；
[0012] 刚性平台上设有若干地轨，根部支撑结构由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度支 撑结构由蜂窝板、四根支撑立杆和四根斜支撑杆组成;根部支撑结构的四根立杆垂直固定 于刚性平台上，且四根立杆的底部通过螺钉固定在刚性平台的地轨上，蜂窝平板固定于四 根立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构的四根 支撑立杆垂直固定于根部支撑结构的蜂窝平板上，且四根支撑立杆的底部通过螺钉固定在 根部支撑结构的蜂窝平板上;蜂窝板固定于四根支撑立杆的上部，且蜂窝板与蜂窝平板平 行，形成镂空的正方体；四根斜支撑杆的两端分别与蜂窝板、蜂窝平板固定，且四根斜支撑 杆位于所述正方体的侧面对角线上；重量调节设备固定于蜂窝平板上，且重量调节设备位 于蜂窝平板上表面的中心位置;支架支撑结构通过螺钉与蜂窝板固定。
[0013] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:根部支撑结构、可调刚度 支撑结构、支架支撑结构、六分量力传感器、加速度传感器、数据采集和处理系统、刚性平台 和转接支座，测试对象为整星模拟件；
[0014] 支架支撑结构上部通过接口与六分量力传感器固定，六分量力传感器通过转接支 座与整星模拟件固定，加速度传感器粘贴至支架支撑结构上，数据采集和处理系统分别与 六分量力传感器、加速度传感器相连接；
[0015] 刚性平台上设有若干地轨，根部支撑结构由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度支 撑结构由蜂窝板组成的封闭正方体;根部支撑结构的四根立杆垂直固定于刚性平台上，且 四根立杆下部通过螺钉固定在刚性平台的地轨上，蜂窝平板固定于四根立杆的上部，且蜂 窝平板与刚性平台平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构固定于根部支撑结构的蜂 窝平板上;支架支撑结构通过螺钉与可调刚度支撑结构上表面固定。
[0016] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:根部支撑结构、可调刚度 支撑结构、支架支撑结构、六分量力传感器、加速度传感器、数据采集和处理系统、刚性平 台、转接支座和可调节刚度杆，测试对象为整星模拟件；
[0017] 支架支撑结构上部通过接口与六分量力传感器固定，六分量力传感器通过转接支 座与整星模拟件固定，加速度传感器粘贴至支架支撑结构上，数据采集和处理系统分别与 六分量力传感器、加速度传感器相连接；
[0018]刚性平台上设有若干地轨，根部支撑结构由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度支 撑结构由蜂窝板、四根支撑立杆组成;根部支撑结构的四根立杆垂直固定于刚性平台上，且 四根立杆的底部通过螺钉固定在刚性平台的地轨上，蜂窝平板固定于四根立杆的上部，且 蜂窝平板与刚性平台平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构的四根支撑立杆下部安 装有可调节刚度杆，可调刚度支撑结构通过四根支撑立杆垂直固定于根部支撑结构的蜂窝 平板上，蜂窝板固定于四根支撑立杆的上部，且蜂窝板与蜂窝平板平行，形成镂空的正方 体;支架支撑结构通过螺钉与蜂窝板固定。
[0019] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:根部支撑结构、可调刚度 支撑结构、支架支撑结构、六分量力传感器、加速度传感器、数据采集和处理系统、刚性平台 和转接支座，测试对象为整星模拟件；
[0020] 支架支撑结构上部通过接口与六分量力传感器固定，六分量力传感器通过转接支 座与整星模拟件固定，加速度传感器粘贴至支架支撑结构上，数据采集和处理系统分别与 六分量力传感器、加速度传感器相连接；
[0021] 刚性平台上设有若干地轨，根部支撑结构由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度支 撑结构由蜂窝板、四根支撑立杆组成;根部支撑结构的四根立杆垂直固定于刚性平台上，且 四根立杆底部通过螺钉固定在刚性平台的地轨上，蜂窝平板固定于四根立杆的上部，且蜂 窝平板与刚性平台平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构的四根支撑立杆垂直固定 于根部支撑结构的蜂窝平板上，蜂窝板固定于四根支撑立杆上部，且蜂窝板与蜂窝平板平 行，形成镂空的正方体;支架支撑结构通过螺钉与蜂窝板固定。
[0022]效果较好的，所述根部支撑结构的四根立杆通过底部蜂窝板周向40个M10螺钉与 刚性平台固定，且拧紧力矩16N.m，40个螺钉在根部支撑结构的四根立杆外侧，且为四面对 称分布。
[0023]效果较好的，可调节刚度杆通过半球形接头与根部支撑结构的蜂窝平板上的四个 预埋件配合固定;可调刚度支撑结构的四根支撑立杆上设有与可调节刚度杆固定的接口。 [0024]效果较好的，可调刚度支撑结构的四根支撑立杆上设有与蜂窝板、蜂窝平板固定 的连接接口；可调刚度支撑结构为由碳纤维制成的中空管，壁厚〇. 5mm、1mm或1.5mm，两端设 有铝制端件，且铝制端件通过结构胶黏剂粘贴于管壁内。
[0025]效果较好的，六分量力传感器包括工作台和四个三分量力传感器，四个三分量力 传感器沿水平方向设置于工作台的四个角位置；
[0026] 三分量力传感器的测量范围-10kN~10kN，弯矩测量范围-20Nm~20Nm，测量阈值 0.005N〇
[0027]本发明的有益效果在于：
[0028]与数学仿真相比，支撑板、杆全部采用卫星常用的蜂窝板、碳纤维杆等真实部件， 使对于获得柔性支撑对输出特性影响的数据更加全面有效；同全实物试验系统相比，将复 杂的星体结构通过可调节梁、板代替，比全实物试验简单易行，节省了研制经费；同国外整 星级微振动模拟试验件相比，通过增加可调节刚度杆，增加调节侧边蜂窝板的数量以及杆 件的根数，控制改变整个试验系统的刚度，实现模拟从5Hz-15Hz横向基频卫星的模拟，适 应范围更广;本系统还具有每级支撑结构分别构成一个测量子系统的功能，完成单机及部 件级对支架、单舱、整星柔性支撑的模拟，满足其测量需要。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的系统原理图；
[0030] 图2为本发明变刚度(增加可调节刚度杆)状态系统原理图；
[0031] 图3为本发明变刚度(增加蜂窝板)状态系统原理图；
[0032]图4为本发明变刚度(增加斜杆、增加质量)状态系统原理图；
[0033]图5为本发明模拟舱段式支撑原理图；
[0034]图6为本发明模拟支架式支撑理图；
[0035]图7为本发明可调支撑杆简图；
[0036]图8为本发明碳纤维杆简图；
[0037]图9为本发明铸铁安装平台简图；
[0038]图10为本发明测力平台构成(正视图）；
[0039]图11为本发明测力平台构成(俯视图）；
[0040]图12为本发明半球形接头示意；
[0041 ]图13被测物体传感器布设位置；
[0042]图14试验件上传感器布设位置。
【具体实施方式】
[0043] 一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:支架支撑结构3、六分量 力传感器5、加速度传感器6、数据采集和处理系统8和转接支座10,测试对象为整星模拟件 7；
[0044]支架支撑结构3上部通过接口与六分量力传感器5固定，六分量力传感器5通过转 接支座10与整星模拟件7固定，加速度传感器6粘贴至支架支撑结构3上，数据采集和处理系 统8分别与六分量力传感器5、加速度传感器6相连接；
[0045] 如图6所示，所述柔性支撑微振动测试装置还包括刚性平台9;刚性平台9上设有若 干地轨，支架支撑结构3通过螺钉固定在刚性平台9的地轨上。
[0046] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:支架支撑结构3、六分量 力传感器5、加速度传感器6、数据采集和处理系统8和转接支座10,测试对象为整星模拟件 7；
[0047]支架支撑结构3上部通过接口与六分量力传感器5固定，六分量力传感器5通过转 接支座10与整星模拟件7固定，加速度传感器6粘贴至支架支撑结构3上，数据采集和处理系 统8分别与六分量力传感器5、加速度传感器6相连接；
[0048]如图5所示，所述柔性支撑微振动测试装置还包括刚性平台9、可调刚度支撑结构 2;其中，刚性平台9上设有若干地轨，可调刚度支撑结构2由蜂窝板、四根支撑立杆和四根斜 支撑杆组成；四根支撑立杆垂直固定于刚性平台9上，且四根支撑立杆的底部通过螺钉固定 在刚性平台9的地轨上，蜂窝板固定于四根支撑立杆的上部，且蜂窝板与刚性平台9平行，形 成镂空的正方体；四根斜支撑杆的两端分别与蜂窝板、刚性平台9固定，且四根斜支撑杆位 于所述正方体的侧面对角线上;所述支架支撑结构3通过螺钉与蜂窝板固定。
[0049] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:支架支撑结构3、六分量 力传感器5、加速度传感器6、数据采集和处理系统8和转接支座10,测试对象为整星模拟件 7；
[0050] 支架支撑结构3上部通过接口与六分量力传感器5固定，六分量力传感器5通过转 接支座10与整星模拟件7固定，加速度传感器6粘贴至支架支撑结构3上，数据采集和处理系 统8分别与六分量力传感器5、加速度传感器6相连接；
[0051] 如图4所示，所述柔性支撑微振动测试装置还包括刚性平台9、根部支撑结构1、可 调刚度支撑结构2和重量调节设备4;其中，刚性平台9上设有若干地轨，根部支撑结构1由蜂 窝平板、四根立杆组成，可调刚度支撑结构2由蜂窝板、四根支撑立杆和四根斜支撑杆组成； 根部支撑结构1的四根立杆垂直固定于刚性平台9上，且四根立杆的底部通过螺钉固定在刚 性平台9的地轨上，蜂窝平板固定于四根立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台9平行，形成镂 空的长方体;可调刚度支撑结构2的四根支撑立杆垂直固定于根部支撑结构1的蜂窝平板 上，且四根支撑立杆的底部通过螺钉固定在根部支撑结构1的蜂窝平板上;蜂窝板固定于四 根支撑立杆的上部，且蜂窝板与蜂窝平板平行，形成镂空的正方体；四根斜支撑杆的两端分 别与蜂窝板、蜂窝平板固定，且四根斜支撑杆位于所述正方体的侧面对角线上;重量调节设 备4固定于蜂窝平板上，且位于蜂窝平板上表面的中心位置;支架支撑结构3通过螺钉与蜂 窝板固定。
[0052] 一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:支架支撑结构3、六分量 力传感器5、加速度传感器6、数据采集和处理系统8和转接支座10,测试对象为整星模拟件 7；
[0053]支架支撑结构3上部通过接口与六分量力传感器5固定，六分量力传感器5通过转 接支座10与整星模拟件7固定，加速度传感器6粘贴至支架支撑结构3上，数据采集和处理系 统8分别与六分量力传感器5、加速度传感器6相连接；
[0054] 如图1所示，所述柔性支撑微振动测试装置还包括刚性平台9、可调刚度支撑结构2 和根部支撑结构1;其中，刚性平台9上设有若干地轨，根部支撑结构1由蜂窝平板、四根立杆 组成，可调刚度支撑结构2由蜂窝板、四根支撑立杆组成;根部支撑结构1的四根立杆垂直固 定于刚性平台9上，且四根立杆下部通过螺钉固定在刚性平台9的地轨上，蜂窝平板固定于 四根立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台9平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构2的 四根支撑立杆垂直固定于根部支撑结构1的蜂窝平板上，蜂窝板固定于四根支撑立杆的上 部，且蜂窝板与蜂窝平板平行，形成镂空的正方体;支架支撑结构3通过螺钉与蜂窝板固定。
[0055] -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:支架支撑结构3、六分量 力传感器5、加速度传感器6、数据采集和处理系统8和转接支座10,测试对象为整星模拟件 7；
[0056]支架支撑结构3上部通过接口与六分量力传感器5固定，六分量力传感器5通过转 接支座10与整星模拟件7固定，加速度传感器6粘贴至支架支撑结构3上，数据采集和处理系 统8分别与六分量力传感器5、加速度传感器6相连接；
[0057]如图2所示，所述柔性支撑微振动测试装置还包括刚性平台9、可调刚度支撑结构 2、根部支撑结构1和可调节刚度杆11;其中，刚性平台9上设有若干地轨，根部支撑结构1由 蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度支撑结构2由蜂窝板、四根支撑立杆组成;根部支撑结构 1的四根立杆垂直固定于刚性平台9上，且四根立杆的底部通过螺钉固定在刚性平台9的地 轨上，蜂窝平板固定于四根立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台9平行，形成镂空的长方体； 可调刚度支撑结构2的四根支撑立杆下部安装有可调节刚度杆11，可调刚度支撑结构2通过 可调节刚度杆11垂直固定于根部支撑结构1的蜂窝平板上，蜂窝板固定于四根支撑立杆的 上部，且蜂窝板与蜂窝平板平行，形成镂空的正方体;支架支撑结构3通过螺钉与蜂窝板固 定。
[0058] 一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其包括:支架支撑结构3、六分量 力传感器5、加速度传感器6、数据采集和处理系统8和转接支座10,测试对象为整星模拟件 7；
[0059]支架支撑结构3上部通过接口与六分量力传感器5固定，六分量力传感器5通过转 接支座10与整星模拟件7固定，加速度传感器6粘贴至支架支撑结构3上，数据采集和处理系 统8分别与六分量力传感器5、加速度传感器6相连接；
[0060] 如图3所示，所述柔性支撑微振动测试装置还包括刚性平台9、可调刚度支撑结构 2、根部支撑结构1和四块平板;其中，刚性平台9上设有若干地轨，根部支撑结构1由蜂窝平 板、四根立杆组成，可调刚度支撑结构2由蜂窝板、四根支撑立杆组成;根部支撑结构1的四 根立杆垂直固定于刚性平台9上，且四根立杆底部通过螺钉固定在刚性平台9的地轨上，蜂 窝平板固定于四根立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台9平行，形成镂空的长方体;可调刚 度支撑结构2的四根支撑立杆垂直固定于根部支撑结构1的蜂窝平板上，蜂窝板固定于四根 支撑立杆上部，且蜂窝板与蜂窝平板平行，形成镂空的正方体，所述四块平板与所述正方体 固定，且四块平板与正方体的四个侧面重合;支架支撑结构3通过螺钉与蜂窝板固定。
[0061] 所述根部支撑结构1的四根立杆通过底部蜂窝板周向40个M10螺钉与刚性平台9固 定，且拧紧力矩16N.m，40个螺钉在根部支撑结构1的四根立杆外侧，且为四面对称分布。
[0062] 可调节刚度杆11通过半球形接头与根部支撑结构1的蜂窝平板上的四个预埋件配 合固定;可调刚度支撑结构2的四根支撑立杆上设有与可调节刚度杆11固定的接口。
[0063]刚性平台9上设有若干地轨，如图9所示。
[0064]如图7所示，可调刚度支撑结构2的四根支撑立杆上设有与蜂窝板、蜂窝平板固定 的连接接口；可调刚度支撑结构2为由碳纤维制成的中空管，壁厚0.5mm、1mm或1.5mm，两端 设有铝制端件，且铝制端件通过结构胶黏剂粘贴于管壁内。斜支撑杆与四根支撑立杆结构 完全相同，仅长度不同，如图8所示。
[0065] 如图10和11所不，六分量力传感器5包括工作台和四个三分量力传感器，四个三分 量力传感器沿水平方向设置于工作台的四个角位置;三分量力传感器的测量范围_10kN~ 10kN，弯矩测量范围-20Nm~20Nm，测量阈值0.005N。工作台包括上平台和下平台，上平台和 下平台之间设有四个三分量力传感器。每个力传感器可以测量作用在其上的Fx、Fy、Fz三个 方向的作用力。另外，根据精确已知的传感器距离2a、2b，可以计算出作用在工作台面上的 三方向力矩。作用在工作台面上的力和力矩的计算公式如下：
[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]该计算公式已集成在配套的KiStler5080A电荷放大器内，电荷放大器可直接输出 合成后的六分量的力和力矩。八个压电传感器输出信号由数据采集处理系统进行采集处理 转化为三个微小振动力信号和三个微小振动力矩信号，用于分析柔性支撑对根部输出特性 的影响。力传感器测量范围-10kN~10kN，弯矩测量范围-20Nm~20Nm;测量阈值0.005N、灵 敏度Fx，Fy_8pC/N Fz_3.7pC/N线性度1 %、固有频率fX，f z为3kHz、fy为3kHz，台体重量8kg 配套线缆1677A5/1679A5、电荷放大器5080A。
[0073] 加速度传感器6为三轴ICP模态加速度传感器，标称灵敏度100mV/g，频响0.5~ 5kHz，测量范围0-10g。传感器通过502胶粘贴至结构上，固化时间2小时。传感器布设方式如 图12和图13所示。控制力矩陀螺上传感器的布置需考虑可反映被测量物体点头，侧偏等多 种状态。试验件上的的测试既要考虑到可以测试耦合系统的横向纵向及扭转模态，又要考 虑加速度传递的敏感部位。
[0074]数据采集系统8的主要性能指标:a)通道指标，LMS采集系统共40个采集通道(用于 采集模拟信号），另外还有2通道转速输入(用于采集转速信号）以及2通道信号源输出（用于 控制激振器）。其指标如下:频率范围为O.OHz-lOOKHz，数采前端和主控计算机之间传输速 度优于14M采样点/秒，可测量动态范围优于150dB;信号输入线缆接口为BNC接头。b)A/D转 换指标:转换精度多24Bi t;输入范围-10V~+10V;多种触发方式，如转速触发，时间触发，模 拟量触发。各通道具有独立的A/D转换器，有硬件DSP功能，能实现各通道同步采集。
[0075] 本发明在测量时，首先接通电源，控制力矩陀螺和数采系统开机，通过数采系统测 量整个系统的背景噪声，将控制力矩陀螺低速框架角保持〇,进行高速转子的的升速测试， 采样频率固定为2048Hz，采集升速过程中六分量力传感器的力和弯矩，以及加速度传感器 的加速度，频率响应以图的形式表示出来。然后进行控制力矩陀螺低速框架角保持0°的稳 态测试，然后分别对低速框架角进行改变，测量不同低速框架角对于微振动源输出特性的 影响。将力传感器拆下，将控制力矩陀螺直接安装在支架上进行测量。
[0076] 本发明通过增加可调节刚度杆，模拟不同结构形式整星刚度;通过增加斜支撑杆， 增加柔性支撑系统的刚度，如图3所示。然后进行如上文所述测量;通过在四周增加蜂窝板， 增加柔性支撑系统的刚度，如图4所示。然后进行如上文所述测量;将可调刚度支撑结构和 支架支撑结构分别直接安装至底部支撑，分别模拟支架、舱段的支撑对控制力矩陀螺输出 特性的影响，如图5和图6所示。然后进行如上文所述测量；因此本发明试验系统可以用于采 集微振动源在根部柔性支撑特性下扰源根部输出力出现的频率以及输出力峰值随结构刚 度不同的变化以及变化规律，同时可以测试星体不同位置在控制力矩陀螺的激励下的加速 度传递规律，日后可广泛用于验证并修正柔性支撑与控制力矩陀螺动力学模型。
[0077] 当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，包括:支架支撑结构 (3)、六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)、数据采集和处理系统(8)、刚性平台（9)和转接 支座(10)，测试对象为整星模拟件(7); 支架支撑结构（3)上部通过接口与六分量力传感器(5)固定，六分量力传感器(5)通过 转接支座（10)与整星模拟件(7)固定，加速度传感器(6)粘贴至支架支撑结构(3)上，数据采 集和处理系统(8)分别与六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)相连接； 刚性平台（9)上设有若干地轨，支架支撑结构（3)通过螺钉固定在刚性平台（9)的地轨 上。2. -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，包括:可调刚度支撑结 构（2)、支架支撑结构（3)、六分量力传感器（5)、加速度传感器(6)、数据采集和处理系统 (8) 、括刚性平台（9)和转接支座(10)，测试对象为整星模拟件(7); 支架支撑结构（3)上部通过接口与六分量力传感器(5)固定，六分量力传感器(5)通过 转接支座（10)与整星模拟件(7)固定，加速度传感器(6)粘贴至支架支撑结构(3)上，数据采 集和处理系统(8)分别与六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)相连接； 刚性平台（9)上设有若干地轨，可调刚度支撑结构（2)由蜂窝板、四根支撑立杆和四根 斜支撑杆组成；四根支撑立杆垂直固定于刚性平台（9)上，且四根支撑立杆的底部通过螺钉 固定在刚性平台（9)的地轨上，蜂窝板固定于四根支撑立杆的上部，且蜂窝板与刚性平台 (9) 平行，形成镂空的正方体；四根斜支撑杆的两端分别与蜂窝板、刚性平台（9)固定，且四 根斜支撑杆位于所述正方体的侧面对角线上;所述支架支撑结构(3)通过螺钉与蜂窝板固 定。3. -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，包括:根部支撑结构 (1)、可调刚度支撑结构(2)、支架支撑结构(3)、重量调节设备(4)、六分量力传感器(5)、加 速度传感器(6)、数据采集和处理系统(8)、刚性平台（9)和转接支座（10)，测试对象为整星 模拟件(7); 支架支撑结构（3)上部通过接口与六分量力传感器(5)固定，六分量力传感器(5)通过 转接支座（10)与整星模拟件(7)固定，加速度传感器(6)粘贴至支架支撑结构(3)上，数据采 集和处理系统(8)分别与六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)相连接； 刚性平台（9)上设有若干地轨，根部支撑结构（1)由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度 支撑结构(2)由蜂窝板、四根支撑立杆和四根斜支撑杆组成;根部支撑结构（1)的四根立杆 垂直固定于刚性平台（9)上，且四根立杆的底部通过螺钉固定在刚性平台（9)的地轨上，蜂 窝平板固定于四根立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台（9)平行，形成镂空的长方体;可调 刚度支撑结构(2)的四根支撑立杆垂直固定于根部支撑结构（1)的蜂窝平板上，且四根支撑 立杆的底部通过螺钉固定在根部支撑结构（1)的蜂窝平板上;蜂窝板固定于四根支撑立杆 的上部，且蜂窝板与蜂窝平板平行，形成镂空的正方体；四根斜支撑杆的两端分别与蜂窝 板、蜂窝平板固定，且四根斜支撑杆位于所述正方体的侧面对角线上;重量调节设备(4)固 定于蜂窝平板上，且重量调节设备(4)位于蜂窝平板上表面的中心位置;支架支撑结构（3) 通过螺钉与蜂窝板固定。4. 一种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，包括:根部支撑结构 (1)、可调刚度支撑结构(2)、支架支撑结构(3)、六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)、数 据采集和处理系统(8)、刚性平台（9)和转接支座(10)，测试对象为整星模拟件(7); 支架支撑结构（3)上部通过接口与六分量力传感器(5)固定，六分量力传感器(5)通过 转接支座（10)与整星模拟件(7)固定，加速度传感器(6)粘贴至支架支撑结构(3)上，数据采 集和处理系统(8)分别与六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)相连接； 刚性平台（9)上设有若干地轨，根部支撑结构（1)由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度 支撑结构(2)由蜂窝板组成的封闭正方体;根部支撑结构（1)的四根立杆垂直固定于刚性平 台（9)上，且四根立杆下部通过螺钉固定在刚性平台（9)的地轨上，蜂窝平板固定于四根立 杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台（9)平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构(2)固定 于根部支撑结构（1)的蜂窝平板上;支架支撑结构（3)通过螺钉与可调刚度支撑结构(2)上 表面固定。5. -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，包括:根部支撑结构 (1)、可调刚度支撑结构(2)、支架支撑结构(3)、六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)、数 据采集和处理系统(8)、刚性平台（9)、转接支座（10)和可调节刚度杆（11)，测试对象为整星 模拟件(7); 支架支撑结构（3)上部通过接口与六分量力传感器(5)固定，六分量力传感器(5)通过 转接支座（10)与整星模拟件(7)固定，加速度传感器(6)粘贴至支架支撑结构(3)上，数据采 集和处理系统(8)分别与六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)相连接； 刚性平台（9)上设有若干地轨，根部支撑结构（1)由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度 支撑结构(2)由蜂窝板、四根支撑立杆组成;根部支撑结构（1)的四根立杆垂直固定于刚性 平台（9)上，且四根立杆的底部通过螺钉固定在刚性平台（9)的地轨上，蜂窝平板固定于四 根立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台（9)平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构(2) 的四根支撑立杆下部安装有可调节刚度杆（11)，可调刚度支撑结构（2)通过四根支撑立杆 垂直固定于根部支撑结构（1)的蜂窝平板上，蜂窝板固定于四根支撑立杆的上部，且蜂窝板 与蜂窝平板平行，形成镂空的正方体;支架支撑结构(3)通过螺钉与蜂窝板固定。6. -种模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，包括:根部支撑结构 (1)、可调刚度支撑结构(2)、支架支撑结构(3)、六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)、数 据采集和处理系统(8)、刚性平台（9)和转接支座(10)，测试对象为整星模拟件(7); 支架支撑结构（3)上部通过接口与六分量力传感器(5)固定，六分量力传感器(5)通过 转接支座（10)与整星模拟件(7)固定，加速度传感器(6)粘贴至支架支撑结构(3)上，数据采 集和处理系统(8)分别与六分量力传感器(5)、加速度传感器(6)相连接； 刚性平台（9)上设有若干地轨，根部支撑结构（1)由蜂窝平板、四根立杆组成，可调刚度 支撑结构(2)由蜂窝板、四根支撑立杆组成;根部支撑结构（1)的四根立杆垂直固定于刚性 平台（9)上，且四根立杆底部通过螺钉固定在刚性平台（9)的地轨上，蜂窝平板固定于四根 立杆的上部，且蜂窝平板与刚性平台（9)平行，形成镂空的长方体;可调刚度支撑结构(2)的 四根支撑立杆垂直固定于根部支撑结构（1)的蜂窝平板上，蜂窝板固定于四根支撑立杆上 部，且蜂窝板与蜂窝平板平行，形成镂空的正方体;支架支撑结构（3)通过螺钉与蜂窝板固 定。7. 如权利要求4-6所述的模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，所述 根部支撑结构（1)的四根立杆通过底部蜂窝板周向40个M10螺钉与刚性平台（9)固定，且拧 紧力矩16N.m，40个螺钉在根部支撑结构（1)的四根立杆外侧，且为四面对称分布。8. 如权利要求5所述的模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，可调节 刚度杆（11)通过半球形接头与根部支撑结构（1)的蜂窝平板上的四个预埋件配合固定;可 调刚度支撑结构(2)的四根支撑立杆上设有与可调节刚度杆(11)固定的接口。9. 如权利要求2-6所述的模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，可调 刚度支撑结构(2)的四根支撑立杆上设有与蜂窝板、蜂窝平板固定的连接接口；可调刚度支 撑结构(2)为由碳纤维制成的中空管，壁厚0.5mm、lmm或1.5mm，两端设有铝制端件，且铝制 端件通过结构胶黏剂粘贴于管壁内。10. 如权利要求1-6所述的模拟卫星整星的柔性支撑微振动测试装置，其特征在于，六 分量力传感器(5)包括工作台和四个三分量力传感器，四个三分量力传感器沿水平方向设 置于工作台的四个角位置； 三分量力传感器的测量范围-10kN~10kN，弯矩测量范围-20Nm~20Nm，测量阈值 0.005N〇
【文档编号】G01H17/00GK106017663SQ201610318496
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】孙维, 刘国青, 罗文波, 高行素, 史文华, 钱志英, 高峰, 梁东平, 石文静, 关新
【申请人】北京空间飞行器总体设计部