L’étalonnage traçable de la résistance de poussée par la force électrostatique

Résumé

L’étalonnage de la traçabilité des caractéristiques mécaniques de la cage de poussée est une condition préalable essentielle pour assurer la mesure de la traçabilité de la poussée. Ici, nous décrivons comment calibrer le support de poussée par la force électrostatique générée par le condensateur à plaques parallèles.

Résumé

Les micro-propulseurs ont des applications importantes dans la détection des ondes gravitationnelles à basse fréquence, la formation de satellites et la communication laser inter-satellites, il est donc nécessaire de mesurer avec précision la poussée des micro-propulseurs avec traçabilité. Un support de poussée est un appareil de mesure de micro-poussée largement utilisé avec les avantages d’une haute résolution et d’une charge importante. L’étalonnage de la traçabilité des caractéristiques mécaniques de la cage de poussée est une condition préalable essentielle pour assurer la mesure de la traçabilité de la poussée. Dans cette étude, un condensateur à plaques parallèles a été utilisé pour calibrer le support de poussée en générant une force électrostatique de l’ordre du micronewton, qui a pu être attribuée au Système international d’unités (SI). La plage de gradient de capacité constante a été obtenue par simulation et calcul théorique. De plus, la force électrostatique peut être modifiée par une tension standard avec les avantages d’un principe simple, d’un déclenchement instantané et d’une traçabilité. L’appareil pourrait être utilisé pour l’étalonnage de la traçabilité du support de poussée du micro newton en raison d’un assemblage simple et d’un chemin de traçabilité court.

Introduction

Le micro-propulseur est indispensable pour que la plate-forme expérimentale spatiale ultra-statique et ultra-stable fournisse une micro-poussée pour compenser la force non conservatrice sur le vaisseau spatial en temps réel dans la détection des ondes gravitationnelles à basse fréquence. Une mesure fiable de la poussée du micropropulseur dans un environnement sonore complexe est la prémisse pour obtenir un contrôle sans traînée. Par conséquent, il est essentiel de calibrer le support de poussée avec une grande précision pour établir le modèle de réponse mécanique. Les méthodes d’étalonnage du support de poussée comprennent principalem....

Protocole

1. Réalisation expérimentale

1. Rassemblez tous les composants du système, y compris le condensateur à plaque parallèle circulaire, la platine linéaire motorisée, le support de poussée, le pont de capacité, l’instrument SMU, l’interféromètre laser et d’autres composants, illustrés à la figure 1.
2. Fixez la plaque A sur la platine linéaire motorisée et fixez la plaque B sur le bras du support de poussée, en rendant les plaques A et B parallèles l’une à l’autre.
   REMARQUE : Les plaques sont traitées par meulage de haute précision de l’alliage d’aluminium. Le diamètre de l....

Résultats

Selon le protocole, le gradient de capacité et la rigidité du support de poussée sont calibrés. Le principe de la force électrostatique devrait être introduit. Il y aura un mouvement relatif D_ab entre deux plaques chargées sous l’action de la force externe F. De plus, le travail W par force externe sera converti en énergie électrique E stockée dans le condensateur. La différence de potentiel U, la charge des deux plaques Q et la capacité C peuvent .......

Discussion

Dans ce protocole, un condensateur à plaques parallèles a été utilisé pour calibrer le support de poussée en générant une force électrostatique de l’ordre du micro-newton, qui pouvait être attribuée au SI. Il est essentiel pour toutes les étapes de calibrer avec précision le gradient de capacité. La platine linéaire motorisée a rendu l’espacement initial des plaques de ce condensateur à plaques parallèles égal à 1 mm et a déplacé la plaque A sur un pas de 0,02 mm. Le pont de capacité a é.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Platine linéaire motorisée	Zolix	TSA50-C	Résolution 0.625 &mu ; m
Pont capacitif	Andeen-Hagerling	AH2550A	Résolution 0,8 aF, Précision ± ; 5 PPM
Unité de source et de mesure haute tension (SMU)	Keithley	2410	Précision 0,012 %, ± ; 5 &mu ; V&ndash ; ± ;
Interféromètre laser	Renishaw	RLE10	Résolution 10 nm
Condensateur à plaque parallèle circulaire	Traité par meulage		Les plaques sont traitées par meulage de haute précision d’alliage d’aluminium. Le diamètre de la plaque A est de 6 cm et le diamètre de la plaque B est de 4 cm.
Support de poussée	Traité par meulage		Support de butée de type pendule

1100 V de haute précision de haute précision