A calibração rastreável do suporte de empuxo por força eletrostática

Resumo

A calibração de rastreabilidade das características mecânicas do suporte de empuxo é um pré-requisito essencial para garantir a medição de rastreabilidade do empuxo. Aqui, descrevemos como calibrar o suporte de empuxo pela força eletrostática gerada pelo capacitor de placa paralela.

Resumo

Os micropropulsores têm aplicações importantes na detecção de ondas gravitacionais de baixa frequência, formação de satélites e comunicação a laser entre satélites, por isso é necessário medir com precisão o empuxo dos micropropulsores com rastreabilidade. Um suporte de empuxo é um dispositivo de medição de micro empuxo amplamente utilizado com as vantagens de alta resolução e grande carga. A calibração de rastreabilidade das características mecânicas do suporte de empuxo é um pré-requisito essencial para garantir a medição de rastreabilidade do empuxo. Neste estudo, um capacitor de placa paralela foi usado para calibrar o suporte de empuxo, gerando uma força eletrostática de micronewton, que pode ser rastreada até o Sistema Internacional de Unidades (SI). A faixa de gradiente de capacitância constante foi obtida por meio de simulação e cálculo teórico. Além disso, a força eletrostática pode ser alterada pela tensão padrão com as vantagens de princípio simples, gatilho instantâneo e rastreabilidade. O dispositivo pode ser usado para calibração de rastreabilidade de suporte de impulso de micro newton devido à montagem simples e ao curto caminho de rastreabilidade.

Introdução

O micro propulsor é indispensável para a plataforma experimental espacial ultra-estática e ultra-estável para fornecer micro impulso para compensar a força não conservativa na espaçonave em tempo real na detecção de ondas gravitacionais de baixa frequência. A medição confiável do empuxo do micropropulsor no ambiente de ruído complexo é a premissa para obter um controle sem arrasto. Portanto, é essencial calibrar o suporte de empuxo com alta precisão para estabelecer o modelo de resposta mecânica. Os métodos de calibração do suporte de empuxo incluem principalmente dois tipos, métodos de calibração com e sem contato.

Protocolo

1. Realização experimental

1. Reúna todos os componentes do sistema, incluindo o capacitor de placa paralela circular, o estágio linear motorizado, o suporte de empuxo, a ponte de capacitância, o instrumento SMU, o interferômetro a laser e outros componentes, mostrados na Figura 1.
2. Fixe a placa A no estágio linear motorizado e fixe a placa B no braço do suporte de empuxo, tornando as placas A e B paralelas entre si.
   NOTA: As placas são processadas por moagem de alta precisão de liga de alumínio. O diâmetro da placa A é de 6 cm e o diâmetro da placa B é de 4 cm, porta....

Resultados

Seguindo o protocolo, o gradiente de capacitância e a rigidez do suporte de empuxo são calibrados. O princípio da força eletrostática deve ser introduzido. Haverá movimento relativo D_ab entre duas placas carregadas sob a ação da força externa F. Além disso, o trabalho W por força externa será convertido em energia elétrica E armazenada no capacitor. A diferença de potencial U, a carga de ambas as placas Q e capacitância C podem ser obtidas. A energ.......

Discussão

Neste protocolo, um capacitor de placa paralela foi usado para calibrar o suporte de empuxo, gerando uma força eletrostática de micro-newton, que pode ser rastreada até o SI. É fundamental para todas as etapas calibrar o gradiente de capacitância com precisão. O estágio linear motorizado fez o espaçamento inicial da placa deste capacitor de placa paralela igual a 1 mm e moveu a placa A em um passo de 0,02 mm. A ponte de capacitância foi usada para medir a capacitância para calibrar com p.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Estágio linear motorizado	Zolix	TSA50-C	Resolução 0,625 μ m
Ponte de capacitância	Andeen-Hagerling	AH2550A	Resolução 0,8 aF, Precisão ± 5 PPM
Instrumento de unidade de medição de fonte de alta tensão (SMU)	Keithley	2410	Precisão 0,012%, ± 5 μ V– ± Interferômetro a laser de 1100 V
	Renishaw	RLE10	Resolução 10 nm
Capacitor de placa paralela circular	Processado por moagem		As placas são processadas por moagem de alta precisão de liga de alumínio. O diâmetro da placa A é de 6 cm e o diâmetro da placa B é de 4 cm.
Suporte de impulso	Processado por moagem		Suporte de impulso tipo pêndulo

de alta precisão de alta precisão