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用于微推力测量的电磁恒力特性研究

常浩,  叶继飞,  陈粤,  周伟静

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常浩, 叶继飞, 陈粤, 周伟静. 用于微推力测量的电磁恒力特性研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 142-146. doi: 10.3788/IRLA201948.S117011
引用本文: 常浩, 叶继飞, 陈粤, 周伟静. 用于微推力测量的电磁恒力特性研究[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 142-146. doi: 10.3788/IRLA201948.S117011
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Chang Hao, Ye Jifei, Chen Yue, Zhou Weijing. Characteristics of electromagnetic constant force for micro-thrust measurement[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 142-146. doi: 10.3788/IRLA201948.S117011
Citation: Chang Hao, Ye Jifei, Chen Yue, Zhou Weijing. Characteristics of electromagnetic constant force for micro-thrust measurement[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 142-146. doi: 10.3788/IRLA201948.S117011
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用于微推力测量的电磁恒力特性研究

doi: 10.3788/IRLA201948.S117011
  • 1.

    航天工程大学 宇航科学与技术系 激光推进及其应用国家重点实验室,北京 101416;

  • 2.

    中国空间技术研究院,北京 100094

基金项目: 

国家自然科学基金（11602304，11502301）;中国博士后面上基金项目（2018M631547）

详细信息
    作者简介:

    常浩(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事激光航天应用技术方面的研究。Email:changhao5976911@163.com

    通讯作者: 周伟静(1982-),女,助理研究员,博士,主要从事空间微推力器评测技术方面的研究。Email:viviazhouyy@163.com

  • 中图分类号: V439

Characteristics of electromagnetic constant force for micro-thrust measurement

  • 1.

    State Key Laboratory of Laser Propulsion &its Application,Department of Aerospace Science and Technology,Space Engineering University,Beijing 101416,China;

  • 2.

    China Academy of Space Technology,Beijing 100094,China

  • 摘要: 基于扭摆结构的微推力测量装置是空间微推力器微推力测量的常用方法，稳定、准确的标定力是标定微推力测量系统的关键。利用音圈电机能够产生较长行程恒定电磁力的特点，研究基于音圈电机的电磁力恒力特性。介绍了基于音圈电机的电磁力装置组成及在基于扭摆结构的微推力测量装置中的标定应用；仿真分析了音圈电机中的磁场分布情况，以及线圈电流、线圈与磁轭磁铁相对距离等控制因素下的电磁力变化特性；在此基础上，通过搭建微小电磁力恒力特性实验系统，采用高精度电子天平称重方式，获得了精确的电磁力变化特性；以电磁力误差小于等于5%作为判断标准，获得了音圈电机的稳定力输出行程，为应用于扭摆的微推力标定奠定基础。
    Abstract: Micro-thrust measurement device based on torsion pendulum structure is a common method for micro-thrust measurement of space micro-thruster. Aiming at the calibration problem in micro-thrust measurement, the electromagnetic force constant characteristic based on voice coil motor was studied. The composition and function of the voice coil motor and its calibration application in micro-thrust were introduced. The distribution of magnetic field in voice coil motor and the variation of electromagnetic force under the control factors of coil current, relative distance between coil and magnet were analyzed. An experimental system of constant force characteristics of micro-electromagnetic force was built. Based on the weighing method of high precision electronic balance, the precise electromagnetic force was obtained. With the criterion of electromagnetic force error less than 5%, the stable force output of voice coil motor was obtained, which will lay the foundation for the micro-thrust calibration of torsion pendulum.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-10
  • 修回日期:  2018-12-20
  • 刊出日期:  2019-04-25

用于微推力测量的电磁恒力特性研究

doi: 10.3788/IRLA201948.S117011
  • 1. 航天工程大学 宇航科学与技术系 激光推进及其应用国家重点实验室,北京 101416;
  • 2. 中国空间技术研究院,北京 100094
    • 作者简介:

    常浩(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事激光航天应用技术方面的研究。Email:changhao5976911@163.com

    通讯作者: 周伟静(1982-),女,助理研究员,博士,主要从事空间微推力器评测技术方面的研究。Email:viviazhouyy@163.com
  • 收稿日期: 2018-11-10
  • 修回日期: 2018-12-20
  • 刊出日期: 2019-04-25
基金项目:

国家自然科学基金（11602304，11502301）;中国博士后面上基金项目（2018M631547）

  • 中图分类号: V439

摘要: 基于扭摆结构的微推力测量装置是空间微推力器微推力测量的常用方法，稳定、准确的标定力是标定微推力测量系统的关键。利用音圈电机能够产生较长行程恒定电磁力的特点，研究基于音圈电机的电磁力恒力特性。介绍了基于音圈电机的电磁力装置组成及在基于扭摆结构的微推力测量装置中的标定应用；仿真分析了音圈电机中的磁场分布情况，以及线圈电流、线圈与磁轭磁铁相对距离等控制因素下的电磁力变化特性；在此基础上，通过搭建微小电磁力恒力特性实验系统，采用高精度电子天平称重方式，获得了精确的电磁力变化特性；以电磁力误差小于等于5%作为判断标准，获得了音圈电机的稳定力输出行程，为应用于扭摆的微推力标定奠定基础。

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