針對航天微推力器研制和開發中，對微推力和微沖量測量與誤差分析方法的迫切需求，在跟蹤、消化、吸收和總結國內外相關研究成果基礎上，結合多年的科研和教學實踐經驗，研究并提出了微推力和微沖量測量與誤差分析方法。從介紹相關基本概念和基本原理入手，通過研究環境、位移傳感器、推力和沖量加載等造成的測量噪聲特點和規律，提出了測量噪聲的分析和抑制方法；通過研究沖量作用下系統響應特點和規律，提出了沖量模型誤差和沖量噪
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目錄
前言
第1章 基本概念和基本原理 1
1.1 推力和總沖 1
1.1.1 推力曲線 1
1.1.2 推力、比沖和總沖 2
1.2 測量系統的工作原理 3
1.2.1 單擺測量系統 3
1.2.2 扭擺測量系統 4
1.2.3 懸臂梁測量系統 5
1.2.4 推力床測量系統 6
1.2.5 工作原理 7
1.3 試驗數據的功率譜密度分析 8
1.3.1 離散傅里葉變換 8
1.3.2 功率譜密度分析 8
1.4 試驗數據的平滑方法 11
1.4.1 試驗數據的測量噪聲 11
1.4.2 最小二乘擬合方法 14
1.4.3 正交多項式局部滑動擬合方法 16
1.4.4 應用舉例 16
1.5 測量誤差分析方法 19
1.5.1 系統誤差和隨機誤差 19
1.5.2 參數估計和區間估計 20
1.5.3 誤差傳遞和隨機誤差合成 25
1.6 小結 27
參考文獻 29
第2章 環境干擾造成的測量噪聲 32
2.1 測量系統的環境干擾 32
2.2 函數的傅里葉級數展開 33
2.2.1 傅里葉級數 33
2.2.2 應用舉例 34
2.3 周期性位移激勵和外力激勵的影響 39
2.3.1 周期性位移激勵的影響 39
2.3.2 周期性外力激勵的影響 45
2.4 隨機性位移激勵和外力激勵的影響 50
2.4.1 線性系統與平穩隨機過程 51
2.4.2 隨機性位移激勵的影響 52
2.4.3 隨機性外力激勵的影響 56
2.5 脈沖力激勵的影響 60
2.5.1 彎曲振動方程 60
2.5.2 脈沖力作用下的方程解 61
2.6 環境干擾造成的測量噪聲表示 61
2.6.1 環境測量噪聲和抑制方法 61
2.6.2 環境測量噪聲表示 62
參考文獻 63
第3章 系統參數測量原理和方法 64
3.1 系統參數的測量原理 64
3.1.1 扭擺振動方程 64
3.1.2 系統參數測量 65
3.2 位移傳感器造成的測量噪聲 67
3.2.1 位移傳感器的測量誤差 67
3.2.2 扭轉角的測量噪聲 68
3.2.3 位移傳感器的安裝誤差 71
3.3 標定力造成的測量噪聲 74
3.3.1 標定力 74
3.3.2 標定力的系統誤差 75
3.3.3 標定力的隨機誤差 76
3.3.4 標定力的安裝誤差 77
3.3.5 標定力的漂移 78
3.4 系統參數標定的測量噪聲 80
3.5 系統參數標定中測量噪聲的影響 82
3.5.1 對穩態扭轉角的影響 83
3.5.2 對穩態點對應時間的影響 83
3.5.3 對極值點對應時間的影響 84
3.5.4 對極值點對應扭轉角的影響 88
3.6 系統參數的標定方法 89
3.6.1 實際測量數據 89
3.6.2 統計計算方法 90
3.6.3 比例回歸方法 92
3.6.4 系統參數的驗校 95
3.7 階躍響應方法的若干問題 101
3.7.1 扭轉角和加載時間的轉換 101
3.7.2 多次逐級階躍加載的系統響應 105
參考文獻 106
第4章 沖量測量和誤差分析方法 108
4.1 脈沖力作用下系統響應 108
4.1.1 脈沖力作用下系統響應分析 108
4.1.2 脈沖力作用下系統響應特點 109
4.2 沖量瞬間作用模型的誤差分析 115
4.2.1 沖量模型誤差分析 116
4.2.2 應用舉例 120
4.3 沖量測量的誤差分析方法 121
4.3.1 沖量噪聲誤差分析 122
4.3.2 沖量模型誤差與沖量噪聲誤差的合成 125
4.3.3 應用舉例 126
4.4 測量系統的基本要求 132
4.4.1 振動頻率 132
4.4.2 小扭轉角條件 133
4.4.3 測量精度 133
4.4.4 測量系統的初步設計 134
4.4.5 應用舉例 136
參考文獻 139
第5章 推力測量和誤差分析方法 140
5.1 推力積分方程反向計算問題 140
5.1.1 問題的提出 140
5.1.2 問題的難點 142
5.2 推力積分方程的數值積分離散化方法 143
5.2.1 推力積分方程和總沖積分方程 143
5.2.2 復化求積離散化方法 144
5.3 推力積分方程的反向計算方法 145
5.3.1 推力的復化梯形計算方法 145
5.3.2 推力的復化辛普森計算方法 146
5.3.3 計算分析 149
5.4 總沖積分方程的反向計算方法 152
5.4.1 總沖的復化梯形計算方法 152
5.4.2 總沖的復化辛普森計算方法 153
5.4.3 計算分析 156
5.5 推力離散化線性方程組的矩陣表示 160
5.5.1 離散化線性方程組的矩陣表示 160
5.5.2 下三角矩陣的求逆方法 161
5.6 推力離散化線性方程組的病態特性 162
5.6.1 病態方程組的概念 162
5.6.2 推力離散化線性方程組為嚴重病態 163
5.7 推力反向計算的截斷誤差分析方法 164
5.7.1 推力截斷誤差的影響因素 164
5.7.2 推力截斷誤差的分析方法 165
5.7.3 計算分析 166
5.8 推力反向計算的噪聲誤差分析方法 170
5.8.1 推力噪聲誤差的分析方法 170
5.8.2 計算分析 172
5.9 推力反向計算的平滑降噪優化方法 174
5.9.1 平滑降噪優化的思路 174
5.9.2 平滑降噪優化的技術路線 176
5.9.3 平滑降噪優化方法 178
5.9.4 應用舉例 184
5.10 推力測量系統的基本設計要求 194
5.10.1 振動頻率 194
5.10.2 小扭轉角條件 195
5.10.3 測量系統的初步設計 195
5.10.4 應用舉例 196
參考文獻 198
