论文部分内容阅读
自从Coulomb和Cavendish首次将扭秤技术应用到电磁力和万有引力等精密测量以来,扭秤作为一种主要的弱力检测精密工具被广泛应用于很多精密测量以及材料特性研究等领域。目前,精密扭秤是国际公认的地面上最精密的力或力矩检测仪器之一。本论文以空间微推进器微推力测量为研究对象,采用了扭秤悬挂推进器测力的设计方案,搭建了微推力测量实验平台,初步设计了一套完整的扭秤微推力测量系统,包括扭丝夹具、扭秤绝缘连接、推进器通电设计、扭丝退火热处理装置、光杠杆原理参考光路系统、平行板电容器施力装置等。在实验室环境下的原理实验中,准确标定了实验所使用悬丝的扭转弹性系数,并通过理论建模计算了测量标定过程中的扭转频率,其测量值和理论计算值的相对误差为0.11%,说明了测量标定取得很理想的效果。同时,在实验室环境下的原理实验中,测量了平行板电容器产生的54-323州范围的微推力,其测量精度可达到2μN,并通过理论建模对扭秤微推力测量进行了动态计算分析,得到了测力实验的平均相对误差为0.027%。实验中发现,噪音、空气流动和地面振动等外界干扰限制了扭秤最小测力,为了提高扭秤最小测力值,本文设计了减小噪音等外界干扰和限制扭秤单摆振幅的涡流损耗磁阻尼系统,目前已初步完成磁阻尼系统设计的理论计算工作,为下一步工作的开展奠定了基础。