CN203616054U - 卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机，它包括机体，所述的机体内设有伺服电机，所述的伺服电机通过联轴器与伺服减速机和空气轴承连接；机体上设有与空气轴承连接的刻度盘；空气轴承左侧设有左传感器，该左传感器的一端通过左顶杆与设置在空气轴承上部的上环形块连接，该左传感器的另一端通过摆架与设置在隔板上的左簧板连接；空气轴承右侧横向设有右传感器，该右传感器的一端通过右顶杆与设置在隔板上的右传感器支架连接，该右传感器的另一端通过摆架与设置在隔板上的右簧板连接；所述的左簧板通过压力弹簧与左传感器支架连接。本实用新型能防止卫星微波成像仪的动不平衡对卫星的影响，确保卫星和微波成像仪正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及高精度动平衡检测与控制技术，具体涉及一种卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机。
背景技术
作为我国第二代极轨气象卫星主要有效载荷之一，微波成像仪获取的探测数据可以反演出降雨、云和大气中水汽含量、土壤湿度、海温、海冰、雪覆盖及海面油污等分布情况，为天气预报、环境监测等提供资料，对提高天气预报的准确性，特别是对预报台风、暴雨等自然灾害，减少损失具有重大作用。
卫星微波成像仪是一种固定视角、机械圆锥扫描、全功率型微波辐射计，采用了机械扫描的大孔径偏置抛物面天线，这种天线可以满足多频率、双极化、窄波束、低旁瓣、低损耗的要求。微波成像仪工作时，通过天线的旋转形成圆锥扫描，在特定范围内接收地球表面和大气的辐射信息。微波成像仪天线扫描旋转运动时，额定工作转速达到35.3rpm，旋转运动部份（转动体总成）质量达到53kg，且其在轨展开后高度方向尺寸达2.6m，对于此类大型挠性展开式运动载荷，若对其转动体总成的动平衡特性不能有效控制，其残余动不平衡量会对卫星产生过大的非期望干扰力矩。特别是针对这种大型挠性卫星而言，过大的残余干扰力矩往往会引起卫星的挠性耦合振动，严重扰动卫星姿态，甚至会影响卫星安全。因此，为保证微波成像仪在轨长期稳定工作，严格控制其残余动不平衡引起的非期望干扰力矩大小，必须对微波成像仪进行高精度的动平衡检测与控制。
由于国内对航天器大型旋转运动载荷高精度动平衡检测与控制技术认识的不足，且国内没有空间应用的先例，缺少相关可借鉴的工程研制经验，卫星微波成像仪研制过程中存在转动体总成动平衡控制差，导致其在轨工作对卫星姿态扰动过大，长期运行会给卫星带来安全隐患。
因此，我们有必要涉及一套产品以防止卫星微波成像仪的动不平衡特性对卫星的影响。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能防止卫星微波成像仪的动不平衡量对卫星产生过大的干扰力矩，使卫星正常运行。
本实用新型所采用的技术方案是：一种卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机，它包括机体，所述的机体内设有伺服电机，所述的伺服电机穿过隔板依次与伺服减速机和气浮主轴（空气轴承）连接；所述的机体上设有与气浮主轴（空气轴承）连接的刻度盘；气浮主轴（空气轴承）左侧竖向设有左传感器，该左传感器的一端通过左顶杆与设置在气浮主轴（空气轴承）上部的上环形块连接，该左传感器的另一端通过摆架与设置在隔板上的左簧板连接；气浮主轴（空气轴承）右侧横向设有右传感器，该右传感器的一端通过右顶杆与设置在隔板上的右传感器支架连接，该右传感器的另一端通过摆架与设置在隔板上的右簧板连接；所述的左簧板通过压力弹簧与设置在隔板上的左传感器支架连接。
按上述方案，所述的左传感器和右传感器为高精度压电晶体式六分量测力传感器。
按上述方案，所述的摆架为矩形结构，摆架的上部与上环形块连接，摆架的下部通过簧板与隔板连接。
本实用新型的工作原理:常规的电机主轴是用轴承来支撑主轴的，转速越高，对轴承精度，润滑等要求越高，使用寿命越短。气浮主轴（空气轴承）把主轴在空气中悬浮起来，并可以稳定地高精度地旋转，主轴、空气轴承加工工艺精度达到能完全实现低转速及高转速运行。这种悬浮是轴承腔内导入的压力空气来实现的，泄压的缝隙极小，保证了转动轴的悬浮。
接通气源，气浮主轴（空气轴承）把主轴在空气中悬浮起来，伺服电机带动气浮主轴（空气轴承）旋转，气浮主轴（空气轴承）旋转将左右两只传感器检测到的振动信号传递给数字跟踪带通滤波器，进行计算并将数据显示出来，然后通过显示的数据来对卫星微波成像仪进行平衡校正配平。
本实用新型的有益效果在于：不仅结构简单，而且能防止卫星微波成像仪的动不平衡特性对卫星的影响，确保卫星和微波成像仪的正常工作。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例的剖视结构示意图。
图2是本实用新型的一个实施例的主视结构示意图。
图中：1、机体，2、刻度盘，3、空气轴承，4、摆架，5、伺服减速机，6、伺服电机，7-1、左传感器支架，7-2、右传感器支架，8、左传感器，9、右传感器，10、压力弹簧，11-1、左簧板，11-2、右簧板，12、隔板，13-1、左顶杆，13-2、右顶杆，14、上环形块。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
参见图1和图2，一种卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机，它包括机体1，所述的机体1内设有伺服电机6，所述的伺服电机6通过联轴器后，依次与伺服减速机5和空气轴承3连接；所述的机体1上设有与空气轴承3连接的刻度盘2；空气轴承3左侧竖向设有左传感器8，该左传感器8的一端通过左顶杆13-1与设置在空气轴承3上部的上环形块14连接，该左传感器8的另一端通过摆架4与设置在隔板12上的左簧板11-1连接；空气轴承3右侧横向设有右传感器9，该右传感器9的一端通过右顶杆13-2与设置在隔板12上的右传感器支架7-2连接，该右传感器9的另一端通过摆架4与设置在隔板12上的右簧板11-2连接；所述的左簧板11-1通过压力弹簧10与设置在隔板12上的左传感器支架7-1连接。
本实施例中，所述的左传感器8和右传感器9为高精度压电晶体式六分量测力传感器。
本实施例中，所述的摆架4为矩形结构，摆架4的上部与上环形块14连接，摆架4的下部通过簧板与隔板12连接。
左传感器和右传感器将采集到的卫星微波成像仪的振动信号传给数字跟踪带通滤波器，数字跟踪带通滤波器根据数据比较进行计算并将数据显示出来，然后通过显示的数据来对卫星微波成像仪进行平衡校正配平。
本实用新型的优点在于：
1） 首次攻克了空间大型挠性展开式运动载荷由于挠性多关节展开机构和复杂装配过程而带来的高精度动平衡控制难题，创造性地开发形成了完备的先挠性展开机构部分静平衡、后转动体总成动平衡、最后整机状态动平衡的高精度动平衡检测与控制工艺实施流程，最终实现了卫星微波成像仪的成功研制，为我国后续卫星大型刚性、挠性，展开式、非展开式等多类运动载荷转动体总成的研制提供了坚实的基础技术保障；
2） 首次研制了高精度低速双面立式动平衡机研制，创新性地融合设计了两种驱动方式（动平衡机驱动，载荷自驱动）下的动平衡检测模式，特别是载荷自驱动动平衡检测模式成功解决了传统动平衡机无法解决的大型旋转运动载荷由于复杂装配过程引起的动平衡控制难题，在30rpm测试转速下，静不平衡量测量精度实测达到1.5kgmm，偶不平衡量测量精度实测达到606kgmm2，其精度达到了国内领先、国际先进水平；
3） 采用高精度压电晶体式六分量测力传感器，自主研制了旋转仪器扰动力（力矩）测量系统，直接测量大型旋转运动载荷工作时的扰动力（力矩），建立了扰动力（力矩）-动不平衡量关系模型，同时采用光电传感器检测动不平衡量相位，实现了对大型旋转运动载荷干扰力矩/动不平衡量的高精度测量，力测量精度达到0.01N，力矩标定精度达到0.015Nm，指标达到了国内领先、国际先进水平；
4） 采用航天器大型旋转运动载荷整机动平衡特性的三轴气浮台检测与标定技术，有效利用三轴气浮台微干扰力矩特性，实现了大型旋转运动载荷模拟在轨微重力环境下的静不平衡量与偶不平衡量独立测量，确保了高精度动平衡配平结果的正确性和有效性；
5） 创新性地采用多台经纬仪高精度交会测量方法，开发了航天器大型挠性展开式运动载荷高精度形位装配与控制技术，建立了展开机构的空间数学模型，并对测量数据进行融合处理，保证了被测采样点的绝对位置测量精度优于0.05mm，角度测量精度优于0.02o，实现了航天器大型挠性展开式运动载荷展开机构的形位高精度测量与控制；
6) 建立了基于动不平衡量的大型旋转运动载荷干扰力矩计算方法，采用基于挠性航天器在轨模态识别和地面模态试验结果的联合修正方法，建立了含有大型旋转运动载荷的挠性航天器高精度动力学模型，建立的模型可应用于我国后续卫星大型旋转运动载荷动平衡控制、高品质姿态控制系统设计等任务。
Claims (3)
1.一种卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机，其特征在于：它包括机体，所述的机体内设有伺服电机，所述的伺服电机通过联轴器依次与伺服减速机和空气轴承连接；所述的机体上设有与空气轴承连接的刻度盘；空气轴承左侧竖向设有左传感器，该左传感器的一端通过左顶杆与设置在空气轴承上部的上环形块连接，该左传感器的另一端通过摆架与设置在隔板上的左簧板连接；空气轴承右侧横向设有右传感器，该右传感器的一端通过右顶杆与设置在隔板上的右传感器支架连接，该右传感器的另一端通过摆架与设置在隔板上的右簧板连接；所述的左簧板通过压力弹簧与设置在隔板上的左传感器支架连接。
2.如权利要求1所述的卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机，其特征在于：所述的左传感器和右传感器为压电晶体式六分量测力传感器。
3.如权利要求1所述的卫星微波成像仪高精度低转速气浮式动平衡机，其特征在于：所述的摆架为矩形结构。
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