随着科学技术的日益发展,人类对宇宙空间的探索更加深入,推进技术的蓬勃发展加快了航空器在深空探测中任务不断拓展的脚步。近几十年来,以电推进为代表的小推力推进技术迅猛发展,且电推进技术发展已然成熟并有着广阔的应用前景。针对不同飞行任务下小推力航天器的提升和轨道维持、姿态调整和阻力补偿等推进要求,电推进器所产生的推力要求在mN级甚至为μN级,而电推进相较于传统的化学推进法可以输出更小的推力,除此之外,电推进还具有体积小、质量轻、比冲高以及推进剂消耗少等优点。因此,对于输出推力为mN级及μN级的电推进器的研究实验具有很高的研究价值,而输出推力特性的跟踪监测实验也对电推进器的研发和改良有着相当大的研究意义。本文从实际应用领域出发,以测量mN级电推进器的输出推力为研究目标,通过总结国内外已有的微小推力测试方法及压电式传感器测力方法,综合分析现有的微推力测试装置的优缺点,设计了一种毫牛级微推力测试装置。该测量装置中的测量敏感元件采用压电式传感器。通过杆件上接的横梁把测力改为测扭矩,放大了所要测量的微小推力,从而得出微推力。在设计测量装置过程中,利用MATLAB软件进行了编程优化结构。在对装置进行标定时,利用了一种标准弱力产生装置完成了静态及动态标定实验^[1]。其次,在动态标定实验中,对微推力测量装置进行了固有实验频率的测量,以此获得合适的力源加载频率范围,确定推力测量装置动态响应频带宽。本文采用了两种方式测量装置的固有频率,即敲击实验法和基于ANSYS的有限元分析法。本文在标定实验中所用的力源装置是通过电磁铁吸引磁块的方式产生微小力,该电磁铁为直流电磁铁。在静态标定实验中,电磁铁通入的是直流电流,能够利用精密电子天平对微小电磁力标定,进而获得力与传感器输出电压之间的对应关系。在动态标定实验中,通入的是动态电流,直流电磁铁通入交流电后所产生的力无法预测。为此,本文利用静态标定的实验结果进行了预测与分析。并基于静态实验结果及COMSOL电磁模块对实验结果进行了仿真分析,对测量装置进行了动力学模型分析,合理地解释了动态实验的结果。静态实验结果表明,非线性误差1.26%,重复性误差1.43%,传感器测量的最小推力0.02mN。动态实验结果表明当力源装置的电流频率为0-5Hz时,测量结果基本符合理论推测,随着频率的继续增加,实验数据受力源装置输出波形失真和固有频率的影响较大。