一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置的制造方法
【專利摘要】一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括：支架支撐結構、六分量力傳感器、加速度傳感器、數據采集和處理系統、剛性平臺和轉接支座，測試對象為整星模擬件；支架支撐結構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構上，數據采集和處理系統分別與六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；剛性平臺上設有若干地軌，支架支撐結構通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上。本發明能夠控制改變整個試驗系統的剛度，實現模擬從5Hz—15Hz橫向基頻衛星的模擬；本系統還具有每級支撐結構分別構成一個測量子系統的功能，完成單機及部件級對支架、單艙、整星柔性支撐的模擬。
【專利說明】
一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置
技術領域
[0001] 本發明屬于震動測試技術領域，尤其涉及一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測 試裝置。
【背景技術】
[0002] 高性能衛星在當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，衛星常用的飛輪、控制力矩陀 螺、太陽帆板驅動機構等運動設備所產生的微振動已經進入了有效載荷的敏感區，如不采 取相應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、碰撞等微觀機制 相關，而且還與內部結構、轉子陀螺效應、柔性基礎、柔性附件等因素的耦合存在密切關系。 因此，為了準確把握微振動產生的規律，不僅需要研究微振動源的微觀擾振機制，而且需要 對各種動力學耦合因素進行深入剖析。國外的微振動測試系統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。部分學者如南安普頓大學的Zhe Zhang采用三角型鋁制支架進行模擬柔性支撐;法國學者FnmpisDecobert采用四個彈簧 質量支座來模擬柔性支撐系統，并進行了仿真分析與相關計算；斯坦福大學的Laila Mireille Elias and David W.Miller搭建了類似析架類結構的變質量(mass variable) 支撐結構，但還沒有文獻表明該設備用于微振動測測量。國內的文獻主要集中在反作用輪 擾動模型的建立和擾動，清華大學、北京航空航天大學均開展了相關問題的研究；中國空間 技術研究院趙煜和北京航空航天大學的張鵬飛開展了相關研究，應用拉力繩索模擬柔性支 撐。以上研究采用單級柔性支撐結構，裝卸復雜，不具備模擬支架、艙段、整星多種柔性支撐 狀態測試微振動源擾動特性以及模擬固有頻率在一定區間范圍內衛星的柔性支撐與微振 動源耦合作用的能力。
【發明內容】
[0003] 為解決上述問題，本發明提供一種模擬衛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] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結構、六分量力 傳感器、加速度傳感器、數據采集和處理系統、剛性平臺和轉接支座，測試對象為整星模擬 件；
[0005] 支架支撐結構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構上，數據采集和處理系統分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0006] 剛性平臺上設有若干地軌，支架支撐結構通過螺釘固定在剛性平臺的地軌上。
[0007] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:可調剛度支撐結構、支架 支撐結構、六分量力傳感器、加速度傳感器、數據采集和處理系統、括剛性平臺和轉接支座， 測試對象為整星模擬件；
[0008] 支架支撐結構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構上，數據采集和處理系統分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0009] 剛性平臺上設有若干地軌，可調剛度支撐結構由蜂窩板、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 述正方體的側面對角線上;所述支架支撐結構通過螺釘與蜂窩板固定。
[0010] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結構、可調剛度 支撐結構、支架支撐結構、重量調節設備、六分量力傳感器、加速度傳感器、數據采集和處理 系統、剛性平臺和轉接支座，測試對象為整星模擬件；
[0011] 支架支撐結構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構上，數據采集和處理系統分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0012] 剛性平臺上設有若干地軌，根部支撐結構由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度支 撐結構由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜支撐桿組成;根部支撐結構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;可調剛度支撐結構的四根 支撐立桿垂直固定于根部支撐結構的蜂窩平板上，且四根支撐立桿的底部通過螺釘固定在 根部支撐結構的蜂窩平板上;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面對角線上；重量調節設備固定于蜂窩平板上，且重量調節設備位 于蜂窩平板上表面的中心位置;支架支撐結構通過螺釘與蜂窩板固定。
[0013] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結構、可調剛度 支撐結構、支架支撐結構、六分量力傳感器、加速度傳感器、數據采集和處理系統、剛性平臺 和轉接支座，測試對象為整星模擬件；
[0014] 支架支撐結構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構上，數據采集和處理系統分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0015] 剛性平臺上設有若干地軌，根部支撐結構由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度支 撐結構由蜂窩板組成的封閉正方體;根部支撐結構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;可調剛度支撐結構固定于根部支撐結構的蜂 窩平板上;支架支撐結構通過螺釘與可調剛度支撐結構上表面固定。
[0016] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結構、可調剛度 支撐結構、支架支撐結構、六分量力傳感器、加速度傳感器、數據采集和處理系統、剛性平 臺、轉接支座和可調節剛度桿，測試對象為整星模擬件；
[0017] 支架支撐結構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構上，數據采集和處理系統分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0018]剛性平臺上設有若干地軌，根部支撐結構由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度支 撐結構由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結構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;可調剛度支撐結構的四根支撐立桿下部安 裝有可調節剛度桿，可調剛度支撐結構通過四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結構的蜂窩 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;支架支撐結構通過螺釘與蜂窩板固定。
[0019] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:根部支撐結構、可調剛度 支撐結構、支架支撐結構、六分量力傳感器、加速度傳感器、數據采集和處理系統、剛性平臺 和轉接支座，測試對象為整星模擬件；
[0020] 支架支撐結構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構上，數據采集和處理系統分別與 六分量力傳感器、加速度傳感器相連接；
[0021] 剛性平臺上設有若干地軌，根部支撐結構由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度支 撐結構由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結構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;可調剛度支撐結構的四根支撐立桿垂直固定 于根部支撐結構的蜂窩平板上，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;支架支撐結構通過螺釘與蜂窩板固定。
[0022]效果較好的，所述根部支撐結構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構的四根立桿外側，且為四面對 稱分布。
[0023]效果較好的，可調節剛度桿通過半球形接頭與根部支撐結構的蜂窩平板上的四個 預埋件配合固定;可調剛度支撐結構的四根支撐立桿上設有與可調節剛度桿固定的接口。 [0024]效果較好的，可調剛度支撐結構的四根支撐立桿上設有與蜂窩板、蜂窩平板固定 的連接接口；可調剛度支撐結構為由碳纖維制成的中空管，壁厚〇. 5mm、1mm或1.5mm，兩端設 有鋁制端件，且鋁制端件通過結構膠黏劑粘貼于管壁內。
[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]本發明的有益效果在于：
[0028]與數學仿真相比，支撐板、桿全部采用衛星常用的蜂窩板、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據更加全面有效；同全實物試驗系統相比，將復 雜的星體結構通過可調節梁、板代替，比全實物試驗簡單易行，節省了研制經費；同國外整 星級微振動模擬試驗件相比，通過增加可調節剛度桿，增加調節側邊蜂窩板的數量以及桿 件的根數，控制改變整個試驗系統的剛度，實現模擬從5Hz-15Hz橫向基頻衛星的模擬，適 應范圍更廣;本系統還具有每級支撐結構分別構成一個測量子系統的功能，完成單機及部 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為本發明的系統原理圖；
[0030] 圖2為本發明變剛度(增加可調節剛度桿)狀態系統原理圖；
[0031] 圖3為本發明變剛度(增加蜂窩板)狀態系統原理圖；
[0032]圖4為本發明變剛度(增加斜桿、增加質量)狀態系統原理圖；
[0033]圖5為本發明模擬艙段式支撐原理圖；
[0034]圖6為本發明模擬支架式支撐理圖；
[0035]圖7為本發明可調支撐桿簡圖；
[0036]圖8為本發明碳纖維桿簡圖；
[0037]圖9為本發明鑄鐵安裝平臺簡圖；
[0038]圖10為本發明測力平臺構成(正視圖）；
[0039]圖11為本發明測力平臺構成(俯視圖）；
[0040]圖12為本發明半球形接頭示意；
[0041 ]圖13被測物體傳感器布設位置；
[0042]圖14試驗件上傳感器布設位置。
【具體實施方式】
[0043] 一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結構3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數據采集和處理系統8和轉接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0044]支架支撐結構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 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結構3上，數據采集和處理系 統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上設有若 干地軌，支架支撐結構3通過螺釘固定在剛性平臺9的地軌上。
[0046] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結構3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數據采集和處理系統8和轉接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0047]支架支撐結構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 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結構3上，數據采集和處理系 統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、可調剛度支撐結構 2;其中，剛性平臺9上設有若干地軌，可調剛度支撐結構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 于所述正方體的側面對角線上;所述支架支撐結構3通過螺釘與蜂窩板固定。
[0049] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結構3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數據采集和處理系統8和轉接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0050] 支架支撐結構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 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結構3上，數據采集和處理系 統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、根部支撐結構1、可 調剛度支撐結構2和重量調節設備4;其中，剛性平臺9上設有若干地軌，根部支撐結構1由蜂 窩平板、四根立桿組成，可調剛度支撐結構2由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜支撐桿組成； 根部支撐結構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;可調剛度支撐結構2的四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結構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構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面對角線上;重量調節設 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;支架支撐結構3通過螺釘與蜂 窩板固定。
[0052] 一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結構3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數據采集和處理系統8和轉接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0053]支架支撐結構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 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結構3上，數據采集和處理系 統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、可調剛度支撐結構2 和根部支撐結構1;其中，剛性平臺9上設有若干地軌，根部支撐結構1由蜂窩平板、四根立桿 組成，可調剛度支撐結構2由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結構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;可調剛度支撐結構2的 四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結構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;支架支撐結構3通過螺釘與蜂窩板固定。
[0055] -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結構3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數據采集和處理系統8和轉接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0056]支架支撐結構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 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結構3上，數據采集和處理系 統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、可調剛度支撐結構 2、根部支撐結構1和可調節剛度桿11;其中，剛性平臺9上設有若干地軌，根部支撐結構1由 蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度支撐結構2由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結構 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； 可調剛度支撐結構2的四根支撐立桿下部安裝有可調節剛度桿11，可調剛度支撐結構2通過 可調節剛度桿11垂直固定于根部支撐結構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;支架支撐結構3通過螺釘與蜂窩板固 定。
[0058] 一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其包括:支架支撐結構3、六分量 力傳感器5、加速度傳感器6、數據采集和處理系統8和轉接支座10,測試對象為整星模擬件 7；
[0059]支架支撐結構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 接支座10與整星模擬件7固定，加速度傳感器6粘貼至支架支撐結構3上，數據采集和處理系 統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、可調剛度支撐結構 2、根部支撐結構1和四塊平板;其中，剛性平臺9上設有若干地軌，根部支撐結構1由蜂窩平 板、四根立桿組成，可調剛度支撐結構2由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結構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;可調剛 度支撐結構2的四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結構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面重合;支架支撐結構3通過螺釘與蜂窩板固定。
[0061] 所述根部支撐結構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構1的四根立桿外側，且為四面對稱分布。
[0062] 可調節剛度桿11通過半球形接頭與根部支撐結構1的蜂窩平板上的四個預埋件配 合固定;可調剛度支撐結構2的四根支撐立桿上設有與可調節剛度桿11固定的接口。
[0063]剛性平臺9上設有若干地軌，如圖9所示。
[0064]如圖7所示，可調剛度支撐結構2的四根支撐立桿上設有與蜂窩板、蜂窩平板固定 的連接接口；可調剛度支撐結構2為由碳纖維制成的中空管，壁厚0.5mm、1mm或1.5mm，兩端 設有鋁制端件，且鋁制端件通過結構膠黏劑粘貼于管壁內。斜支撐桿與四根支撐立桿結構 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，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據采集處理系統進行采集處理 轉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，Fy_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模態加速度傳感器，標稱靈敏度100mV/g，頻響0.5~ 5kHz，測量范圍0-10g。傳感器通過502膠粘貼至結構上，固化時間2小時。傳感器布設方式如 圖12和圖13所示。控制力矩陀螺上傳感器的布置需考慮可反映被測量物體點頭，側偏等多 種狀態。試驗件上的的測試既要考慮到可以測試耦合系統的橫向縱向及扭轉模態，又要考 慮加速度傳遞的敏感部位。
[0074]數據采集系統8的主要性能指標:a)通道指標，LMS采集系統共40個采集通道(用于 采集模擬信號），另外還有2通道轉速輸入(用于采集轉速信號）以及2通道信號源輸出（用于 控制激振器）。其指標如下:頻率范圍為O.OHz-lOOKHz，數采前端和主控計算機之間傳輸速 度優于14M采樣點/秒，可測量動態范圍優于150dB;信號輸入線纜接口為BNC接頭。b)A/D轉 換指標:轉換精度多24Bi t;輸入范圍-10V~+10V;多種觸發方式，如轉速觸發，時間觸發，模 擬量觸發。各通道具有獨立的A/D轉換器，有硬件DSP功能，能實現各通道同步采集。
[0075] 本發明在測量時，首先接通電源，控制力矩陀螺和數采系統開機，通過數采系統測 量整個系統的背景噪聲，將控制力矩陀螺低速框架角保持〇,進行高速轉子的的升速測試， 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，頻率響應以圖的形式表示出來。然后進行控制力矩陀螺低速框架角保持0°的穩 態測試，然后分別對低速框架角進行改變，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行測量。
[0076] 本發明通過增加可調節剛度桿，模擬不同結構形式整星剛度;通過增加斜支撐桿， 增加柔性支撐系統的剛度，如圖3所示。然后進行如上文所述測量;通過在四周增加蜂窩板， 增加柔性支撐系統的剛度，如圖4所示。然后進行如上文所述測量;將可調剛度支撐結構和 支架支撐結構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。然后進行如上文所述測量；因此本發明試驗系統可以用于采 集微振動源在根部柔性支撐特性下擾源根部輸出力出現的頻率以及輸出力峰值隨結構剛 度不同的變化以及變化規律，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模型。
[0077] 當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟 悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變 形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:支架支撐結構 (3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數據采集和處理系統(8)、剛性平臺（9)和轉接 支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結構（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)粘貼至支架支撐結構(3)上，數據采 集和處理系統(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)上設有若干地軌，支架支撐結構（3)通過螺釘固定在剛性平臺（9)的地軌 上。2. -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:可調剛度支撐結 構（2)、支架支撐結構（3)、六分量力傳感器（5)、加速度傳感器(6)、數據采集和處理系統 (8) 、括剛性平臺（9)和轉接支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結構（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)粘貼至支架支撐結構(3)上，數據采 集和處理系統(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)上設有若干地軌，可調剛度支撐結構（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面對角線上;所述支架支撐結構(3)通過螺釘與蜂窩板固 定。3. -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結構 (1)、可調剛度支撐結構(2)、支架支撐結構(3)、重量調節設備(4)、六分量力傳感器(5)、加 速度傳感器(6)、數據采集和處理系統(8)、剛性平臺（9)和轉接支座（10)，測試對象為整星 模擬件(7); 支架支撐結構（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)粘貼至支架支撐結構(3)上，數據采 集和處理系統(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)上設有若干地軌，根部支撐結構（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度 支撐結構(2)由蜂窩板、四根支撐立桿和四根斜支撐桿組成;根部支撐結構（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 剛度支撐結構(2)的四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結構（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構（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面對角線上;重量調節設備(4)固 定于蜂窩平板上，且重量調節設備(4)位于蜂窩平板上表面的中心位置;支架支撐結構（3) 通過螺釘與蜂窩板固定。4. 一種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結構 (1)、可調剛度支撐結構(2)、支架支撐結構(3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數 據采集和處理系統(8)、剛性平臺（9)和轉接支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結構（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)粘貼至支架支撐結構(3)上，數據采 集和處理系統(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)上設有若干地軌，根部支撐結構（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度 支撐結構(2)由蜂窩板組成的封閉正方體;根部支撐結構（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;可調剛度支撐結構(2)固定 于根部支撐結構（1)的蜂窩平板上;支架支撐結構（3)通過螺釘與可調剛度支撐結構(2)上 表面固定。5. -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結構 (1)、可調剛度支撐結構(2)、支架支撐結構(3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數 據采集和處理系統(8)、剛性平臺（9)、轉接支座（10)和可調節剛度桿（11)，測試對象為整星 模擬件(7); 支架支撐結構（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)粘貼至支架支撐結構(3)上，數據采 集和處理系統(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)上設有若干地軌，根部支撐結構（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度 支撐結構(2)由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結構（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;可調剛度支撐結構(2) 的四根支撐立桿下部安裝有可調節剛度桿（11)，可調剛度支撐結構（2)通過四根支撐立桿 垂直固定于根部支撐結構（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;支架支撐結構(3)通過螺釘與蜂窩板固定。6. -種模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，包括:根部支撐結構 (1)、可調剛度支撐結構(2)、支架支撐結構(3)、六分量力傳感器(5)、加速度傳感器(6)、數 據采集和處理系統(8)、剛性平臺（9)和轉接支座(10)，測試對象為整星模擬件(7); 支架支撐結構（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)粘貼至支架支撐結構(3)上，數據采 集和處理系統(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)上設有若干地軌，根部支撐結構（1)由蜂窩平板、四根立桿組成，可調剛度 支撐結構(2)由蜂窩板、四根支撐立桿組成;根部支撐結構（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;可調剛度支撐結構(2)的 四根支撐立桿垂直固定于根部支撐結構（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;支架支撐結構（3)通過螺釘與蜂窩板固 定。7. 如權利要求4-6所述的模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，所述 根部支撐結構（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構（1)的四根立桿外側，且為四面對稱分布。8. 如權利要求5所述的模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，可調節 剛度桿（11)通過半球形接頭與根部支撐結構（1)的蜂窩平板上的四個預埋件配合固定;可 調剛度支撐結構(2)的四根支撐立桿上設有與可調節剛度桿(11)固定的接口。9. 如權利要求2-6所述的模擬衛星整星的柔性支撐微振動測試裝置，其特征在于，可調 剛度支撐結構(2)的四根支撐立桿上設有與蜂窩板、蜂窩平板固定的連接接口；可調剛度支 撐結構(2)為由碳纖維制成的中空管，壁厚0.5mm、lmm或1.5mm，兩端設有鋁制端件，且鋁制 端件通過結構膠黏劑粘貼于管壁內。10. 如權利要求1-6所述的模擬衛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 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, 關新
【申請人】北京空間飛行器總體設計部