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衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機，它包括機體，所述的機體內(nèi)設(shè)有伺服電機，所述的伺服電機通過聯(lián)軸器與伺服減速機和空氣軸承連接；機體上設(shè)有與空氣軸承連接的刻度盤；空氣軸承左側(cè)設(shè)有左傳感器，該左傳感器的一端通過左頂桿與設(shè)置在空氣軸承上部的上環(huán)形塊連接，該左傳感器的另一端通過擺架與設(shè)置在隔板上的左簧板連接；空氣軸承右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器，該右傳感器的一端通過右頂桿與設(shè)置在隔板上的右傳感器支架連接，該右傳感器的另一端通過擺架與設(shè)置在隔板上的右簧板連接；所述的左簧板通過壓力彈簧與左傳感器支架連接。本實用新型能防止衛(wèi)星微波成像儀的動不平衡對衛(wèi)星的影響，確保衛(wèi)星和微波成像儀正常工作。
【專利說明】衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高精度動平衡檢測與控制技術(shù)，具體涉及一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機。
【背景技術(shù)】
[0002]作為我國第二代極軌氣象衛(wèi)星主要有效載荷之一，微波成像儀獲取的探測數(shù)據(jù)可以反演出降雨、云和大氣中水汽含量、土壤濕度、海溫、海冰、雪覆蓋及海面油污等分布情況，為天氣預(yù)報、環(huán)境監(jiān)測等提供資料，對提高天氣預(yù)報的準確性，特別是對預(yù)報臺風(fēng)、暴雨等自然災(zāi)害，減少損失具有重大作用。
[0003]衛(wèi)星微波成像儀是一種固定視角、機械圓錐掃描、全功率型微波輻射計，采用了機械掃描的大孔徑偏置拋物面天線，這種天線可以滿足多頻率、雙極化、窄波束、低旁瓣、低損耗的要求。微波成像儀工作時，通過天線的旋轉(zhuǎn)形成圓錐掃描，在特定范圍內(nèi)接收地球表面和大氣的福射信息。微波成像儀天線掃描旋轉(zhuǎn)運動時，額定工作轉(zhuǎn)速達到35.3rpm,旋轉(zhuǎn)運動部份(轉(zhuǎn)動體總成)質(zhì)量達到53kg，且其在軌展開后高度方向尺寸達2.6m，對于此類大型撓性展開式運動載荷，若對其轉(zhuǎn)動體總成的動平衡特性不能有效控制，其殘余動不平衡量會對衛(wèi)星產(chǎn)生過大的非期望干擾力矩。特別是針對這種大型撓性衛(wèi)星而言，過大的殘余干擾力矩往往會引起衛(wèi)星的撓性耦合振動，嚴重擾動衛(wèi)星姿態(tài)，甚至?xí)绊懶l(wèi)星安全。因此，為保證微波成像儀在軌長期穩(wěn)定工作，嚴格控制其殘余動不平衡引起的非期望干擾力矩大小，必須對微波成像儀進行高精度的動平衡檢測與控制。
[0004]由于國內(nèi)對航天器大型旋轉(zhuǎn)運動載荷高精度動平衡檢測與控制技術(shù)認識的不足，且國內(nèi)沒有空間應(yīng)用的先例，缺少相關(guān)可借鑒的工程研制經(jīng)驗，衛(wèi)星微波成像儀研制過程中存在轉(zhuǎn)動體總成動平衡控制差，導(dǎo)致其在軌工作對衛(wèi)星姿態(tài)擾動過大，長期運行會給衛(wèi)星帶來安全隱患。
[0005]因此，我們有必要涉及一套產(chǎn)品以防止衛(wèi)星微波成像儀的動不平衡特性對衛(wèi)星的影響。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能防止衛(wèi)星微波成像儀的動不平衡量對衛(wèi)星產(chǎn)生過大的干擾力矩，使衛(wèi)星正常運行。
[0007]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機，它包括機體，所述的機體內(nèi)設(shè)有伺服電機，所述的伺服電機穿過隔板依次與伺服減速機和氣浮主軸(空氣軸承)連接；所述的機體上設(shè)有與氣浮主軸(空氣軸承)連接的刻度盤；氣浮主軸(空氣軸承)左側(cè)豎向設(shè)有左傳感器，該左傳感器的一端通過左頂桿與設(shè)置在氣浮主軸(空氣軸承)上部的上環(huán)形塊連接，該左傳感器的另一端通過擺架與設(shè)置在隔板上的左簧板連接；氣浮主軸(空氣軸承)右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器，該右傳感器的一端通過右頂桿與設(shè)置在隔板上的右傳感器支架連接，該右傳感器的另一端通過擺架與設(shè)置在隔板上的右簧板連接；所述的左簧板通過壓力彈簧與設(shè)置在隔板上的左傳感器支架連接。
[0008]按上述方案，所述的左傳感器和右傳感器為高精度壓電晶體式六分量測力傳感器。
[0009]按上述方案，所述的擺架為矩形結(jié)構(gòu)，擺架的上部與上環(huán)形塊連接，擺架的下部通過簧板與隔板連接。
[0010]本實用新型的工作原理:常規(guī)的電機主軸是用軸承來支撐主軸的，轉(zhuǎn)速越高，對軸承精度，潤滑等要求越高，使用壽命越短。氣浮主軸(空氣軸承)把主軸在空氣中懸浮起來，并可以穩(wěn)定地高精度地旋轉(zhuǎn)，主軸、空氣軸承加工工藝精度達到能完全實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速及高轉(zhuǎn)速運行。這種懸浮是軸承腔內(nèi)導(dǎo)入的壓力空氣來實現(xiàn)的，泄壓的縫隙極小，保證了轉(zhuǎn)動軸的懸浮。
[0011]接通氣源，氣浮主軸(空氣軸承)把主軸在空氣中懸浮起來,伺服電機帶動氣浮主軸(空氣軸承)旋轉(zhuǎn)，氣浮主軸(空氣軸承)旋轉(zhuǎn)將左右兩只傳感器檢測到的振動信號傳遞給數(shù)字跟蹤帶通濾波器，進行計算并將數(shù)據(jù)顯示出來，然后通過顯示的數(shù)據(jù)來對衛(wèi)星微波成像儀進行平衡校正配平。
[0012]本實用新型的有益效果在于:不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且能防止衛(wèi)星微波成像儀的動不平衡特性對衛(wèi)星的影響，確保衛(wèi)星和微波成像儀的正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的一個實施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本實用新型的一個實施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、機體，2、刻度盤，3、空氣軸承，4、擺架，5、伺服減速機，6、伺服電機，7-1、左傳感器支架，7-2、右傳感器支架，8、左傳感器，9、右傳感器，10、壓力彈簧，11-1、左簧板，11-2、右簧板，12、隔板，13-1、左頂桿，13-2、右頂桿，14、上環(huán)形塊。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
[0017]參見圖1和圖2，一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機，它包括機體1，所述的機體I內(nèi)設(shè)有伺服電機6，所述的伺服電機6通過聯(lián)軸器后，依次與伺服減速機5和空氣軸承3連接；所述的機體I上設(shè)有與空氣軸承3連接的刻度盤2 ;空氣軸承3左側(cè)豎向設(shè)有左傳感器8，該左傳感器8的一端通過左頂桿13-1與設(shè)置在空氣軸承3上部的上環(huán)形塊14連接，該左傳感器8的另一端通過擺架4與設(shè)置在隔板12上的左簧板11-1連接；空氣軸承3右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器9，該右傳感器9的一端通過右頂桿13-2與設(shè)置在隔板12上的右傳感器支架7-2連接，該右傳感器9的另一端通過擺架4與設(shè)置在隔板12上的右簧板11-2連接；所述的左簧板11-1通過壓力彈簧10與設(shè)置在隔板12上的左傳感器支架7-1連接。
[0018]本實施例中，所述的左傳感器8和右傳感器9為高精度壓電晶體式六分量測力傳感器。
[0019]本實施例中，所述的擺架4為矩形結(jié)構(gòu)，擺架4的上部與上環(huán)形塊14連接，擺架4的下部通過簧板與隔板12連接。[0020]左傳感器和右傳感器將采集到的衛(wèi)星微波成像儀的振動信號傳給數(shù)字跟蹤帶通濾波器，數(shù)字跟蹤帶通濾波器根據(jù)數(shù)據(jù)比較進行計算并將數(shù)據(jù)顯示出來，然后通過顯示的數(shù)據(jù)來對衛(wèi)星微波成像儀進行平衡校正配平。
[0021]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0022]I)首次攻克了空間大型撓性展開式運動載荷由于撓性多關(guān)節(jié)展開機構(gòu)和復(fù)雜裝配過程而帶來的高精度動平衡控制難題，創(chuàng)造性地開發(fā)形成了完備的先撓性展開機構(gòu)部分靜平衡、后轉(zhuǎn)動體總成動平衡、最后整機狀態(tài)動平衡的高精度動平衡檢測與控制工藝實施流程，最終實現(xiàn)了衛(wèi)星微波成像儀的成功研制，為我國后續(xù)衛(wèi)星大型剛性、撓性，展開式、非展開式等多類運動載荷轉(zhuǎn)動體總成的研制提供了堅實的基礎(chǔ)技術(shù)保障；
[0023]2 )首次研制了高精度低速雙面立式動平衡機研制，創(chuàng)新性地融合設(shè)計了兩種驅(qū)動方式(動平衡機驅(qū)動，載荷自驅(qū)動)下的動平衡檢測模式，特別是載荷自驅(qū)動動平衡檢測模式成功解決了傳統(tǒng)動平衡機無法解決的大型旋轉(zhuǎn)運動載荷由于復(fù)雜裝配過程引起的動平衡控制難題，在30rpm測試轉(zhuǎn)速下，靜不平衡量測量精度實測達到1.5kgmm，偶不平衡量測量精度實測達到606kgmm2，其精度達到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平；
[0024]3)采用高精度壓電晶體式六分量測力傳感器，自主研制了旋轉(zhuǎn)儀器擾動力(力矩)測量系統(tǒng)，直接測量大型旋轉(zhuǎn)運動載荷工作時的擾動力(力矩)，建立了擾動力(力矩)-動不平衡量關(guān)系模型，同時采用光電傳感器檢測動不平衡量相位，實現(xiàn)了對大型旋轉(zhuǎn)運動載荷干擾力矩/動不平衡量的高精度測量，力測量精度達到0.01N,力矩標定精度達到0.015Nm,指標達到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平；
[0025]4)采用航天器大型旋轉(zhuǎn)運動載荷整機動平衡特性的三軸氣浮臺檢測與標定技術(shù)，有效利用三軸氣浮臺微干擾力矩特性，實現(xiàn)了大型旋轉(zhuǎn)運動載荷模擬在軌微重力環(huán)境下的靜不平衡量與偶不平衡量獨立測量，確保了高精度動平衡配平結(jié)果的正確性和有效性；
[0026]5)創(chuàng)新性地采用多臺經(jīng)緯儀高精度交會測量方法，開發(fā)了航天器大型撓性展開式運動載荷高精度形位裝配與控制技術(shù)，建立了展開機構(gòu)的空間數(shù)學(xué)模型，并對測量數(shù)據(jù)進行融合處理，保證了被測采樣點的絕對位置測量精度優(yōu)于0.05mm,角度測量精度優(yōu)于
0.02°，實現(xiàn)了航天器大型撓性展開式運動載荷展開機構(gòu)的形位高精度測量與控制；
[0027]6)建立了基于動不平衡量的大型旋轉(zhuǎn)運動載荷干擾力矩計算方法，采用基于撓性航天器在軌模態(tài)識別和地面模態(tài)試驗結(jié)果的聯(lián)合修正方法，建立了含有大型旋轉(zhuǎn)運動載荷的撓性航天器高精度動力學(xué)模型，建立的模型可應(yīng)用于我國后續(xù)衛(wèi)星大型旋轉(zhuǎn)運動載荷動平衡控制、高品質(zhì)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計等任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機，其特征在于:它包括機體，所述的機體內(nèi)設(shè)有伺服電機，所述的伺服電機通過聯(lián)軸器依次與伺服減速機和空氣軸承連接；所述的機體上設(shè)有與空氣軸承連接的刻度盤；空氣軸承左側(cè)豎向設(shè)有左傳感器，該左傳感器的一端通過左頂桿與設(shè)置在空氣軸承上部的上環(huán)形塊連接，該左傳感器的另一端通過擺架與設(shè)置在隔板上的左簧板連接；空氣軸承右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器，該右傳感器的一端通過右頂桿與設(shè)置在隔板上的右傳感器支架連接，該右傳感器的另一端通過擺架與設(shè)置在隔板上的右簧板連接；所述的左簧板通過壓力彈簧與設(shè)置在隔板上的左傳感器支架連接。
2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機，其特征在于:所述的左傳感器和右傳感器為壓電晶體式六分量測力傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動平衡機，其特征在于:所述的擺架為矩形結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01M1/22GK203616054SQ201320841575
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】余林東, 袁學(xué)勤 申請人:孝感市寶龍電子有限公司