多用途微振动试验集合试验室的制作方法

本发明属于航天器干扰源微振动试验技术领域，具体涉及一种多用途微振动试验集合试验室。

背景技术

航天器在轨微振动是一种随运动部件的运动而伴生的振动。不同于一般发生在平衡位置附近的往复振动，它是发生在运动位置上的随机往复运动，具有振幅小(微米量级)、影响频带宽，非线性和强耦合等特点，且随运动部件的工作特性改变而变化。作为微振动源的运动部件如控制力矩陀螺(cmg)、太阳翼驱动机构(sada)等工作而引起的这种振动，虽不造成结构破坏但显著影响高精度有效载荷的性能。在轨微振动是影响空间望远镜、高分辨率遥感卫星、激光通信卫星等高精度航天器成像质量和指向精度等关键性能的重要因素，在卫星的研制阶段同时对微振动问题进行设计分析十分必要。

对微振动问题的研究目前大多从源头、路径、接受者这三部分入手，对应着微振动的振动源研究、传递路径研究、敏感单机抗微振动研究。每一部分的微振动研究都对应着不同类型的微振动试验，主要包括面向扰振源的微振动扰振源识别试验、面向传递路径的微振动传递路径分析试验、面向接受者的在轨微振动环境模拟试验，产品抗微振动性能验证试验等等，进行每一项微振动试验需要有专门的试验环境，即超低的振动环境以及超低的噪声环境，甚至超低的气体流动环境。因为微振动的量级很小，周围环境任何微小的振动、噪声、气流都可能会对测试结果产生很大的影响。

由于微振动试验对周围环境的特殊性需求，微振动试验最好在进行特殊设计过的微振室内进行。而目前的微振室功能比较单一，各微振室均只进行研制阶段的部分微振动试验，并且各微振室的背景环境很难做到相同，而微振动量级本身很小，背景噪声的影响会被放大，进而对分析造成困难。对此，根据微振动问题的分析流程，发明了一种具有多用途的微振动试验集合试验室，伴随产品研制阶段在同一背景环境下进行微振动试验会使产品的微振动研究更便捷、更准确，同一背景噪声会更有利于发现问题解决问题，目前还没有系统化进行各研制阶段微振动试验的实验室。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一个多用途的微振动试验集合试验室，在满足微振动背景噪声需求的同时，在该试验室内，可伴随产品的研究阶段，面向扰振源、传递路径、接受者集中开展不同阶段的微振动试验，如单机干扰源微振动识别、微振动干扰源模拟、微振动传递路径分析、高精度微振动信号测试等，使得产品研制过程的微振动试验更便捷，并且各阶段的微振动试验均在同一背景噪声下，更有利于发现问题解决问题。

本发明采用了如下的技术方案：

多用途的微振动集合试验室，包括容纳空间墙体部分和地面部分，地面部分上分区域设置扰源测试系统、敏感单机微振动环境性能验证系统、以及整星和单机微振动响应测试系统；其中扰源测试系统包括真空六分力单机干扰源微振动测试设备，敏感单机微振动环境性能验证系统包括多自由度干扰源模拟系统、高精度光路模拟系统；其中，容纳空间墙体部分设置多层隔声层，降低周围环境透过建筑墙壁传递至试验室的噪声，隔声层内部面向房间设置吸声层，吸收产品在微振动测试时所产生的噪声，使得容纳空间为背景噪声小于35db的安静测试环境，壁面吸声率在90％以上；其中，地面部分分别在两侧构建隔振基础一和隔振基础二，两个隔振基础底部预先进行找平及混凝土浇注加固处理，且在隔振基础上按各个系统的安装位置预埋了多块安装钢板，用于试验台调平，隔振基础一的面积大于隔振基础二的面积，隔振基础一上设置高精度光路模拟系统，隔振基础二上依次设置真空六分力单机干扰源微振动测试设备、多自由度干扰源模拟系统、整星和单机微振动响应测试系统。

其中，安装钢板表面按等间距开m12的螺纹孔。

其中，两隔振基础所有钢板厚均为20mm以上，安装后平面度误差不大于0.5mm/m。

其中，安装钢板与周围地面应在同一个标高上。

其中，安装钢板需防锈处理，与底部基础连接采用预埋件进行螺接，且隔振动平台与周边地面接缝处做柔性连接。

其中，隔振平台为两个矩形混凝土隔振平台，每个隔振平台通过足够数量的弹簧隔振器支撑，实现隔振平台与地基物理隔离。

其中，容纳空间的两侧相对墙壁上设置有双层隔声门。

其中，容纳空间的墙壁底部设计有若干个出线孔，所有出线孔在室内均留有法兰，并配有厚20mm的钢盖板，以用于在出线孔不用时对其进行封堵，防止外部噪声传入室内。

其中，扰源测试系统作用是识别扰振源，量化扰振源输出量级，用来进行真空环境下的小单机扰振源微振动扰振力识别，获取扰振源的微振动输出响应；敏感单机微振动环境性能验证系统主要作用是按单机工作的实际情况来模拟真实的在轨微振动环境，进而验证单机的抗微振动性能；整星和单机微振动响应测试系统，用来进行整星的传递路径分析以及整星、单机产品微振动响应测试试验。

本发明可实现在同一背景噪声下进行卫星研制周期内的包含单机扰源微振动分析、传递路径分析、微振动响应分析、微振动扰源模拟等全包络的微振动测试分析，所获取的数据在同一标准下更有利于产品的分析研制工作。并且，具有极低的微振动测试背景噪声，其中，噪声环境优于35db(a)，振动环境优于10-5g，同时，该发明具备隔离外部振动、噪声干扰的的功能，可安装于常规的ait厂房中。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式的多用途微振动试验集合试验室俯视图；

其中，1、真空六分力单机干扰源微振动测试系统；2、多自由度干扰源模拟系统；3、高精度光路模拟系统；4、整星、单机微振动响应测试系统；5、隔振基础一；6、隔振基础二；7、隔振平台与周围地面柔性连接；8、双层隔声门；9、双层隔声门；10、出线孔；11、墙壁吸隔声结构。

具体实施方式

以下介绍的是作为本发明内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本发明内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本发明的不同方面的内容，而不应理解为限制本发明范围。

参见图1，图1显示了本发明的一具体实施方式的多用途微振动试验集合试验室俯视图；其中，本发明的多用途微振动试验集合试验室，包括容纳空间墙体部分和地面部分，地面部分上分区域设置扰源测试系统、敏感单机微振动环境性能验证系统、以及整星和单机微振动响应测试系统4；其中扰源测试系统包括真空六分力单机干扰源微振动测试设备1，敏感单机微振动环境性能验证系统包括多自由度干扰源模拟系统2、高精度光路模拟系统3；其中，容纳空间墙体部分设置多层隔声层，降低周围环境透过建筑墙壁传递至试验室的噪声，隔声层内部面向房间设置吸声层，吸收产品在微振动测试时所产生的噪声，使得容纳空间为背景噪声小于35db的安静测试环境，壁面吸声率在90％以上；其中，地面部分分别在两侧构建隔振基础一5和隔振基础二6，两个隔振基础5,6底部预先进行找平及混凝土浇注加固处理，且在隔振基础上按各个系统的安装位置预埋了多块安装钢板，用于试验台调平，隔振基础一5的面积大于隔振基础二6的面积，隔振基础一5上设置高精度光路模拟系统3，隔振基础二6上依次设置真空六分力单机干扰源微振动测试设备1、多自由度干扰源模拟系统3、整星和单机微振动响应测试系统4。隔振平台一5和隔振平台二6为两个矩形混凝土隔振平台，每个隔振平台通过足够数量的弹簧隔振器支撑，实现隔振平台与地基物理隔离。在容纳空间的两侧相对墙壁上，分别设置有双层隔声门8,9，两个双层隔声门的大小可以任意选择，可以设置为大的隔声门和小的隔声门，且在容纳空间的墙壁上设置有出线孔10，用于将内部测试设备的电缆引出室外，每个出线孔配有钢盖板，用于在出线孔不用时对其封堵，防止室外噪声由出线孔传入室内。在一具体实施方式中，安装钢板需防锈处理，与底部基础连接采用预埋件进行螺接，且隔振动平台与周边地面接缝处做柔性连接7。进一步地，微振动试验所需的刚性、柔性工装可直接安装于该系统的基础之上。

实施例1

本发明的多用途微振动试验集合试验室，可以利用工装库房进行改造，例如，该房间四周为工作大厅，工作时会对房间内产生随机的振动、噪声干扰。该房间正上方二层为空调机房，昼夜不间断工作，会对房间内产生持续性的振动、噪声干扰，房间原振动环境为g，噪声环境为55db(a)。为满足微振动所需试验环境，对房间进行了隔振、吸隔声设计。破除原有地面，建设东、西两个矩形混凝土隔振平台，每个隔振平台通过足够数量的弹簧隔振器支撑，实现隔振平台与厂房地基物理隔离，断绝周围环境通过建筑结构传递过来的微振动干扰，实现背景微振动环境指标优于10^-5g。对房间墙壁先进行隔声设计，降低周围环境透过建筑墙壁传递至试验室的噪声，再进一步在隔声层内部面向房间进行吸声设计，吸收产品在微振动测试时所产生的噪声，避免反射声波对微振动测试产生影响。经隔声、吸声设计，达到房间整体降噪20db(a)以上，背景噪声小于35db(a)的安静测试环境，壁面吸声率在90％以上。

试验室隔振基础的具体实施如下：局部破除原有地面，分别在东西两侧修建平面尺寸为8.5×1.8×1.2m(长×宽×高)的隔振基础与7m×2m×1.2m(长×宽×高)的隔振基础。隔振基础底部预先进行找平及混凝土浇注加固处理。为保证各系统的安装精度，在隔振基础上按各系统的设计安装位置预埋了多块安装钢板。在8.5×1.8×1.2m隔振基础顶部安装10块0.3×0.3m钢板，用于试验台调平。在7m×2m×1.2m隔振基础顶部安装2块大钢板及4块0.3×0.3m小钢板，大钢板尺寸分别为1.5m×1.5m钢板、2m×2m钢板。1.5m×1.5m钢板表面按等间距130mm开m12的螺纹孔。两基础所有钢板厚均为20mm，安装后平面度误差不大于0.5mm/m。钢板与周围地面应在同一个标高上。钢板需防锈处理，与底部基础连接采用预埋件进行螺接。钢板周围地面面层为环氧自流平，颜色设计为天蓝色。隔振动平台与周边地面接缝处做柔性连接。

进一步地，高精度光路模拟系统3设置在8.5×1.8×1.2m隔振基础的10块0.3×0.3m预埋钢板上，多自由度干扰源模拟系统2设置在7m×2m×1.2m隔振基础2m×2m预埋钢板上，真空六分力单机干扰源微振动测试系统1设置在7m×2m×1.2m隔振基础4块0.3×0.3m预埋钢板上，整星、单机微振动响应测试系统4在7m×2m×1.2m隔振基础1.5m×1.5m钢板上，微振动试验所需的刚性、柔性工装可直接通过螺栓安装于该钢板上。

以原有墙壁为基础，对房间墙壁进行了多层隔声设计，降低周围环境透过建筑墙壁传递至试验室的噪声。再进一步在隔声层内部面向房间进行吸声设计，吸收产品在微振动测试时所产生的噪声，避免反射声波对微振动测试产生影响。经隔声、吸声设计，达到房间整体降噪20db(a)以上，背景噪声小于35db(a)的安静测试环境，壁面吸声率在90％以上。吸隔声设计所选用的材料均由防火环保材料。在房屋西侧墙壁设置双层隔声门，隔声门尺寸以方便产品运输为主。在房屋东侧墙壁设置单层隔声门，隔声门尺寸以方便人员走动为主。隔声门紧闭后隔声量≥40db。

东侧墙壁底部设计有3个直径100mm的出线孔，所有出线孔在室内均留有法兰，并配有厚20mm的钢盖板。当出线孔闲置时，盖板可以通过螺栓封堵在法兰上。当进行对背景噪声要求较低的微振动试验时，可直接拆掉盖板将所需电缆引致室外，并用隔声材料对出线孔进行简单填充封堵。当进行对背景噪声要求较高的微振动试验时，可根据线缆插头定制特殊的出舱盖板封堵在现有出线孔的法兰上进行密封。

所有试验系统的测试线缆均就近下地沟，在地沟内引致东侧墙壁预留的出线孔处。

尽管上文对本发明专利的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明专利的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明专利的保护范围之内。