小力值推力测试系统动态标定装置的研究

论文摘要

随着现代测试技术的发展,测试手段日趋完善,测试技巧日益增多,针对小力值推力的测试方法也是层出不穷,精度及动态特性是研究的重点。轨/姿控火箭发动机属于这个范畴,针对它的推力测试是我国航空航天项目研究中的一项重要环节。介绍了一种自主开发研制的小力值火箭发动机推力测试系统,该测试系统以压电石英测力平台为核心,构成压电石英多功能测力装置对力值进行测试。在此基础上,阐明了本文的主要工作:设计研发出测试系统所需的动态标定装置,也即测试系统动态标定时,需要对测试系统施加一个相当于发动机推力的动态力信号。针对此需求,基于通电线圈在磁场中受到电磁力作用的原理,本文采用电动式激振器作为执行器件,配以相应的信号发生装置和功率放大器实现所需的标准动态力信号。选取压电式加速度计作为标准力传感器,即拾力装置,对动态力信号进行拾取。通过理论分析与Multisim软件仿真模拟,提出了一种克服激振器本身对激振力信号影响的方案,即采用带尖峰的非标准梯形电压信号代替标准梯形电压信号作为激振器的激励信号,使激振器输出所需的标准梯形动态力信号。信号发生装置以AT89S51单片机为核心,辅以D/A转换器、LED、按键等元器件,并编制相应程序以产生激振器所需的激励信号。实验结果表明,发动机推力测试系统动态性能良好,动态标定所需的梯形动态力发生装置的设计原理切实可行,实验得到的梯形动态力信号满足项目要求,为发动机推力的动态测试奠定了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要工作
• 2 总体方案设计
• 2.1 小力值测试难点
• 2.2 测试系统指标
• 2.3 测试系统的研究
• 2.3.1 测试系统的原理及特点
• 2.3.2 测试系统的抗干扰分析
• 2.4 动态标定装置的研究
• 2.4.1 动态标定装置可行性分析
• 2.4.2 激振器实现小力值动态标定方案
• 2.5 本章小结
• 3 动态标定装置原理
• 3.1 力源信号的选择
• 3.1.1 火箭发动机工作原理
• 3.1.2 梯形波信号的选择
• 3.2 标定装置设备选择
• 3.2.1 激振器的选择
• 3.2.2 标准力传感器的选择
• 3.3 激振器系统安装
• 3.3.1 激振器的安装
• 3.3.2 激振器台架设计
• 3.4 激振器性能对输出信号的影响
• 3.4.1 电动式激振器工作原理
• 3.4.2 激振器对标准梯形波信号的影响
• 3.5 本章小结
• 4 动态力源的设计
• 4.1 系统仿真实验
• 4.2 器件选型
• 4.3 信号发生装置抗干扰分析
• 4.4 信号发生器设计
• 4.4.1 硬件电路设计
• 4.4.2 软件设计
• 4.4.3 信号源调试
• 4.5 本章小结
• 5 实验结果与分析
• 5.1 实验条件
• 5.2 实验内容及结果
• 5.2.1 系统干扰实验
• 5.2.2 动态标定实验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 信号发生器电路图
• 附录B 部分实物图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢