CN113324717A - 控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试技术设备领域的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置及测试方法，包括：振动台，其用于提供振动源及振动效果；隔振支架，其设于所述振动台上，用于提供隔振效果；控制力矩陀螺模拟件，其设于所述隔振支架上；悬吊机构，其设于所述隔振支架的上方，所述悬吊机构为吊顶结构，用于克服所述控制力矩陀螺模拟件和所述隔振支架的重力；所述振动台、所述隔振支架和所述控制力矩陀螺模拟件上均设有加速度传感器。不仅可以实时观察加速度时域信号，也可以对时域信号进行实时处理，得到加速度频域信号，本发明所述测试方法可以实现隔振支架三个平动方向上隔振性能的测试，试验方法简单灵活易操作，实用性强。

Description

控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及测试技术设备领域，具体地，涉及一种控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置及测试方法。

背景技术

随着航天科技的快速发展，高分辨率光学遥感卫星在国民生活和国防事业中发挥着越来越重要的作用，也是我国卫星工程发展的一个重要方向，其搭载的光学载荷对卫星姿态控制稳定度以及微振动环境有了更苛刻的要求。国内外研究表明，控制力矩陀螺是影响星载有效载荷性能指标的主要因素，因此，控制和隔离控制力矩陀螺产生的振动干扰显得十分迫切。针对此类微振动的抑制通常采用隔振支架进行隔离。测试隔振支架在使用状态时的动态性能能准确的了解隔振支架的减振隔振效果，为隔振支架的设计改进提供必要、可靠的依据，以提高隔振支架的使用寿命。

目前，隔振支架微振动环境试验在国内外尚处于一个发展阶段，目前国际上还未见到微振动地面试验方法的标准，随着我国微振动领域的迅速发展，迫切需要成熟、科学的试验方法，验证隔振支架的隔振性能。

经现有技术检索发现，中国发明专利授权号CN104713721B，公开了一种隔振器系统动态性能测试试验平台及其测试方法，隔振器置于基座平台的中心处，质量组件放置在隔振器的顶部且可拆卸式的与隔振器连接，基座平台上装有激振器安装支架，激振器安装支架将激振器悬吊安装置于质量组件的正上方，激振器的底部中心设有振动输入杆，将振动输入杆与质量组件可拆卸式连接，将激振器的振动传递到质量组件上，基座平台上还装有导向支架，导向支架与基座平台垂直且与质量组件可拆卸式活动连接，质量组件在导向支架的限制下只能沿导向支架移动，在振动输入杆上装有力传感器一，在质量组件上装有振动传感器，在隔振器底部中心处装有力传感器二，质量组件的质量小于1000kg。该专利不能模拟太空中微重力的环境，不能够测出隔振系统在微重力环境下的隔振性能，因此和本专利的发明内容有明显区别。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置及测试方法。

根据本发明提供的一种控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，包括：

振动台，所述振动台用于提供振动源及振动效果；

隔振支架，所述隔振支架设于所述振动台上，用于提供隔振效果；

控制力矩陀螺模拟件，所述控制力矩陀螺模拟件设于所述隔振支架上；

悬吊机构，所述悬吊机构设于所述隔振支架的上方，所述悬吊机构为吊顶结构，用于克服所述控制力矩陀螺模拟件和所述隔振支架的重力；

所述振动台、所述隔振支架和所述控制力矩陀螺模拟件上均设有加速度传感器。

进一步的，所述悬吊机构包括多根悬吊弹簧和支撑板，所述悬吊弹簧设于所述支撑板下方。

进一步的，所述隔振支架包括第一连接板、第二连接板和三组隔振组件，所述隔振组件均匀相间的设于所述第一连接板和所述第二连接板之间。

进一步的，所述隔振组件之间间隔均匀设置。

进一步的，所述第一连接板设有多个可使振动台和隔振支架连接的第一连接孔，所述第二连接板设有过个用于连接控制力矩陀螺模拟件的第二连接孔和用于连接悬吊弹簧的第三连接孔。

进一步的，所述加速度传感器上连接有数据采集器和信号分析系统。

控制力矩陀螺隔振支架性能的测试方法，包含如下步骤：

1)测试系统调试，设置采集系统参数，进行加速度信号的预采集，确保各个通道均能正常工作；

2)环境噪声测试，在振动台没有工作时测试实验室环境噪声；

3)振动台启动，给予振动台激励信号，进行扰振响应测试；

4)数据采集，采集隔振支架隔振前后的加速度信号；

5)数据处理，分析并处理加速度传感器各个方向的加速度信号，记录加速度传感器的时域原始信号，对得到的时域信号进行处理，得到隔振支架各个方向的传递率曲线，分析振动的传递情况进而得到隔振支架的隔振性能，。

6)振动台关闭，关闭数据采集器以及振动台，结束测试试验。

进一步的，在进行控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置的测试方法之前，需对装置进行组装，其过程包括如下步骤：

a)隔振支架安装，将隔振支架安装在振动台上，将控制力矩陀螺模拟件安装在第二连接板上；

b)隔振支架悬吊，将装有控制力矩陀螺模拟件的隔振支架使用悬吊机构通过悬吊弹簧进行悬吊；

c)传感器粘贴，将加速度传感器设于控制力矩陀螺模拟件的质心处附近、第二连接孔处附近以及第一连接孔处附近。

与现有技术相比，本发明中控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置具有如下的有益效果：

1、本装置使用的加速度传感器为压电式加速度传感器，测试精度高。

2、本装置的测试实验室外界环境不仅满足《中华人民共和国国家军用标准GJB1027A-2005》的大气、温度、湿度环境要求，还满足背景噪声引起的振动干扰量级≤1.0E-5g的指标要求。

3、本装置使用的数据采集仪不仅可以实时观察加速度时域信号，也可以对时域信号进行实时处理，得到加速度频域信号，实时查看隔振效率曲线，可更加直观的查看隔振支架的隔振性能。

4、本装置悬吊机构可以完全克服控制力矩陀螺模拟件以及隔振支架上平台的重力影响，可以完整、科学地在地面上模拟航天器在轨失重状态下隔振支架的传递特性，进而进行隔振支架隔振性能的测试。

5、本方法通过调整振动台输出不同幅频特性的激励信号，就可以使隔振支架获得不同激振频率和不同激振幅值的振动干扰输入，满足不同的实验需求。

6、本方法通过调整振动台的激励方向，就可以测试隔振支架不同方向的隔振性能，使得测试结果更全面。

7、本方法中，如要测试不同型号的隔振支架与控制力矩陀螺构成的隔振系统的隔振性能，则只需要将控制力矩陀螺模拟件与隔振支架拆分，更换不同的隔振支架再与控制力矩陀螺模拟件连接即可。

8、本方法可以实现隔振支架三个平动方向上隔振性能的测试，试验方法简单灵活易操作，实用性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例所述的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置的结构示意图。

图2为本发明实施例所述的隔振支架的结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参见附图1和附图2，示出了本发明的一种控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，包括：

振动台1，所述振动台1用于提供振动源及振动效果；

隔振支架2，所述隔振支架2设于所述振动台1上，其用于提供隔振效果；

控制力矩陀螺模拟件3，所述控制力矩陀螺模拟件3设于所述隔振支架2上；

悬吊机构4，所述悬吊机构4设于所述隔振支架2的上方，所述悬吊机构4为吊顶结构，其用于克服所述控制力矩陀螺模拟件3和所述隔振支架2的重力；

所述振动台1、所述隔振支架2和所述控制力矩陀螺模拟件3上均设有加速度传感器5，以此构成控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，通过设置加速度传感器5来测试，并且通过悬吊机构4克服控制力矩陀螺模拟件3和隔振支架2的重力来模拟微重力环境。

进一步的，所述悬吊机构4包括多根悬吊弹簧4a和支撑板4b，所述悬吊弹簧4a设于所述支撑板4b下方，通过设置多根悬吊弹簧可以有效克服控制力矩陀螺模拟件3和隔振支架2的重力。

进一步的，所述隔振支架2包括第一连接板2a、第二连接板2b和三个隔振组件2c，所述隔振组件2c均匀相间的设于所述第一连接板2a和所述第二连接板2b之间，以此可以实现在隔振支架2在不同方向上运动，测试更全面。

进一步的，所述隔振组件之间间隔均匀设置。

进一步的，所述第一连接板2a设有多个可使振动台1和隔振支架2连接的第一连接孔6，所述第二连接板2b设有过个用于连接控制力矩陀螺模拟件3的第二连接孔7和用于连接悬吊弹簧4a的第三连接孔8，以此可以拆卸更换不同类型的控制力矩陀螺模拟件3，来满足不同的测试需求。

进一步的，所述加速度传感器5上连接有数据采集器9和信号分析系统10，以此对采集到的数据通过信号分析系统10作直观的分析，实用性好。

控制力矩陀螺隔振支架性能的测试方法，包含如下步骤：

1)测试系统调试，设置采集系统参数，进行加速度信号的预采集，确保各个通道均能正常工作；

2)环境噪声测试，在振动台1没有工作时测试实验室环境噪声；

3)振动台1启动，给予振动台1激励信号，进行扰振响应测试；

4)数据采集，采集隔振支架2隔振前后的加速度信号，通过数据采集器采集隔振支架2隔振前后的加速度信号，并传递给信号分析系统；

5)数据处理，分析并处理加速度传感器5各个方向的加速度信号，记录加速度传感器5的时域原始信号，对得到的时域信号进行处理，得到隔振支架2各个方向的传递率曲线，分析振动的传递情况，进而得到隔振支架2的隔振性能；

6)振动台1关闭，关闭数据采集器以及振动台1，结束测试试验。

进一步的，在进行控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置的测试方法之前，需对装置进行组装，其过程包括如下步骤：

a)隔振支架2安装，将隔振支架2安装在振动台1上，将控制力矩陀螺模拟件3安装在第二连接板2b上；

b)隔振支架2悬吊，将装有控制力矩陀螺模拟件3的隔振支架2使用悬吊机构4通过悬吊弹簧4a进行悬吊，以此模拟微重力环境；

c)传感器粘贴，将加速度传感器5设于控制力矩陀螺模拟件3的质心处附近、第二连接孔7处附近以及第一连接孔6处附近。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，其特征在于，包括：

振动台，所述振动台用于提供振动源及振动效果；

隔振支架，所述隔振支架设于所述振动台上，用于提供隔振效果；

控制力矩陀螺模拟件，所述控制力矩陀螺模拟件设于所述隔振支架上；

悬吊机构，所述悬吊机构设于所述隔振支架的上方，所述悬吊机构为吊顶结构，用于克服所述控制力矩陀螺模拟件和所述隔振支架的重力；

所述振动台、所述隔振支架和所述控制力矩陀螺模拟件上均设有加速度传感器。

2.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，其特征在于，所述悬吊机构包括多根悬吊弹簧和支撑板，所述悬吊弹簧设于所述支撑板下方。

3.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，其特征在于，所述隔振支架包括第一连接板、第二连接板和三组隔振组件，所述隔振组件相间设于所述第一连接板和所述第二连接板之间。

4.根据权利要求3所述的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，其特征在于，所述隔振组件之间间隔均匀设置。

5.根据权利要求3所述的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，其特征在于，所述第一连接板设有多个可使所述振动台和所述隔振支架连接的第一连接孔，所述第二连接板设有过个用于连接控制力矩陀螺模拟件的第二连接孔和用于连接悬吊弹簧的第三连接孔。

6.根据权利要求1所述的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，其特征在于，所述加速度传感器上连接有数据采集器和信号分析系统。

7.一种控制力矩陀螺隔振支架性能的测试方法，其特征在于，采用权利要求1所述的控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置，所述方法包含如下步骤：

1)测试系统调试，设置采集系统参数，进行加速度信号的预采集，确保各个通道均能正常工作；

2)环境噪声测试，在振动台没有工作时测试实验室环境噪声；

3)振动台启动，给予振动台激励信号，进行扰振响应测试；

4)数据采集，采集隔振支架隔振前后的加速度信号；

5)数据处理，分析并处理加速度传感器各个方向的加速度信号，记录加速度传感器的时域原始信号，对得到的时域信号进行处理，得到隔振支架各个方向的传递率曲线，分析振动的传递情况，进而得到隔振支架的隔振性能；

6)振动台关闭，关闭数据采集器以及振动台，结束测试试验。

8.根据权利要求7所述的控制力矩陀螺隔振支架性能的测试方法，其特征在于，在进行控制力矩陀螺隔振支架性能测试装置的测试方法之前，需对装置进行组装，其过程包括如下步骤：

a)隔振支架安装，将隔振支架安装在振动台上，将控制力矩陀螺模拟件安装在第二连接板上；

b)隔振支架悬吊，将装有控制力矩陀螺模拟件的隔振支架使用悬吊机构通过悬吊弹簧进行悬吊；

c)传感器粘贴，将加速度传感器设于控制力矩陀螺模拟件的质心处附近、第二连接孔处附近以及第一连接孔处附近。

Images