用于卫星力限振动试验的三向通用测力平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于卫星力限振动试验的三向测力平台，包括上辅助工装、下辅助工装以及设置在两个辅助工装之间的三向力传感器，三者之间进行机械连接，机械连接的预紧力应能保证它们的接触面之间配合紧密，保证三向力传感器和辅助工装之间的预紧力大于力传感器所受最大力，并且保证力测量装置在承受纵向或横向力时多个力传感器之间受力均匀；三向力传感器获取的力信号通过力信号调节系统进行合力和合力矩计算并电通信给振动试验控制系统进行力限控制。本发明的三向测力平台可以和不同产品的振动试验夹具配合使用，具备匹配性强，频率传递特性好，节约试验成本的优点。
【专利说明】用于卫星力限振动试验的三向通用测力平台
【技术领域】
[0001]本发明属于航天器力学环境试验领域，具体涉及一种用于航天器力限控制振动试验的测力装置。
【背景技术】
[0002]在国内航天器振动试验中，传统的加速度控制方法得到了广泛应用。然而该方法在航天器产品共振频段存在着明显的缺陷，在振动试验过程中由于界面阻抗的不同使得航天器结构会经受远高于实际发射环境的加速度响应，即产生过试验问题，过试验会导致航天器上安装的天线、太阳翼、电源、各种敏感器等有效载荷分系统、部组件甚至是主结构的损坏，降低航天器工作的可靠性和寿命。
[0003]力限控制振动试验方法是在传统的加速度控制方法的基础上，引入力响应限幅控制技术，试验中要求试验件(航天器或航天器部件)同时满足加速度试验条件和力响应限幅控制条件。采用这种加速度与力的双重控制的技术可以较真实的复现试验件在发射状态下系统共振时的响应情况，在很大程度上缓解由于试验件界面阻抗动力吸振效应引起的过试验问题，有效保护试验件的安全。
[0004]测力装置是开展力限控制振动试验的必备设备，其性能和技术指标直接决定力限试验控制的效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种用于卫星力限振动试验的三向测力平台，应用于卫星力限振动试验。该测力平台与卫星振动夹具配合可以获得卫星振动试验时三个方向的力的大小，测得的力信号用于给振动控制系统进行力限控制。
[0006]本发明的另一目的是利用上述三向测力平台进行试验件有效性校核的方法，该方法能够可靠、高效的进行试验件力限振动试验的校验。
[0007]本发明的用于卫星力限振动试验的三向测力平台，包括上辅助工装、下辅助工装以及设置在两个辅助工装之间的三向力传感器，上辅助工装、下辅助工装和三向力传感器之间进行机械连接，机械连接的预紧力应能保证它们接触面之间配合紧密，保证三向力传感器和辅助工装之间的预紧力大于力传感器所受最大力，并且保证力测量装置在承受纵向或横向力时多个力传感器之间受力均匀；三向力传感器获取的力信号通过力信号调节系统进行合力和合力矩计算并电通信给振动试验控制系统进行力限控制。
[0008]其中，力信号调节系统通过以下公式进行合力和合力矩的计算:
[0009]设试验件纵向试验时沿Z轴方向振动，横向试验时沿Y轴方向振动，则X轴垂直于Y轴和Z轴，从而建立几何坐标系；
[0010]在试验件振动试验中，将第i号力传感器测量得到的X、Y、Z向分力(时域信号)分别设为Fx (i)、Fy (i)和Fz (i)，第i号力传感器所在的坐标值设为(X (i)，y (i)，z (i))，坐标值有正负号，由分力分别计算得到的绕X轴、Y轴、Z轴的力矩分别设为Mx(i)、My⑴和
【权利要求】
1.用于卫星力限振动试验的三向通用测力平台，包括上辅助工装、下辅助工装以及设置在两个辅助工装之间的三向力传感器，上辅助工装、下辅助工装和三向力传感器之间进行机械连接，机械连接的预紧力应能保证它们接触面之间配合紧密，保证三向力传感器和辅助工装之间的预紧力大于力传感器所受最大力，并且保证力测量装置在承受纵向或横向力时多个力传感器之间受力均匀；三向力传感器获取的力信号通过力信号调节系统进行合力和合力矩计算并电通信给振动试验控制系统进行力限控制。
2.如权利要求1所述的三向测力平台，其中，力信号调节系统通过以下公式进行合力和合力矩的计算: 设试验件纵向试验时沿Z轴方向振动,横向试验时沿Y轴方向振动,则X轴垂直于Y轴和Z轴，从而建立几何坐标系； 在试验件振动试验中，将第i号力传感器测量得到的X、Y、Z向分力(时域信号)分别设为Fx (i)、Fy (i)和Fz (i)，第i号力传感器所在的坐标值设为(X (i)，y (i)，z (i))，坐标值有正负号，由分力分别计算得到的绕X轴、Y轴、Z轴的力矩分别设为MJi)、My⑴和Mz(i):
3.如权利要求1所述的三向测力平台，其中，试验件为航天器或航天器部件。
4.如权利要求2所述的三向测力平台，其中，公式(1)-(9)的运算均应在时域中进行。
5.如权利要求1所述的三向测力平台，其中，三向力传感器的数量为8个以上，对于航天器，三向力传感器优选均布在同一圆周上。
6.如权利要求1-5任一项所述的三向测力平台，其中，上辅助工装、下辅助工装采用硬质铝合金板材加工。
7.如权利要求1所述的三向测力平台，其中，三向力传感器采用压电式传感器，其尺寸和量程应根据试验件结构和试验件的最大受力来选择。
8.利用权利要求1-7任一项所述的三向测力平台进行试验件有效性校核的方法，包括以下步骤: a)在有效性校核前进行合力和合力矩理论值计算 在试验件未产生共振情况下，纵向振动合力理论值计算公式为:
9.如权利要求8所述的方法，在纵向振动试验和横向振动试验中，重新按照b)中有效性校核的步骤进行再校核。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中，所述试验件连接工装为压环或连接螺钉。
【文档编号】G01M7/06GK103604543SQ201310590889
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】李新明, 岳志勇, 张俊刚, 王剑, 沈凤霞, 孙通 申请人:北京卫星环境工程研究所