静电扭摆系统的实验验证及其在电荷管理应用中的初步研究

发布时间：2017-12-16 05:06

  本文关键词：静电扭摆系统的实验验证及其在电荷管理应用中的初步研究

  更多相关文章： 静电扭摆 惯性传感器 检验质量 表面电势 电荷管理

【摘要】：扭秤系统作为弱力测量工具在地面高精度引力实验、基础物理实验等弱力检测实验中有着广泛的应用。在这些实验中,通常需要角度探测仪器来测量扭秤系统的角度变化,进而得到扭摆的力矩变化。因此,一个扭秤系统的力矩探测分辨率除了受限于扭摆系统的热噪声外,还需要考虑角度测量仪器噪声带来的限制。目前高精度地面引力实验对角度探测分辨率的需求越来越高。对于高精度弱力检测实验,为了降低对角度测量仪器分辨率的需求,本文中提出了一种静电扭摆系统,该系统相对于传统扭摆,通过引入静电弹簧来提高扭秤系统角度对外力矩的响应灵敏度,同时并不改变系统的信噪比。在实际实验中,当选用的角度测量仪器等效的力矩噪声远大于扭摆系统自身的热噪声时,相对于传统扭摆,采用静电扭摆可以在低频段获得更高的力矩分辨率。通过参数选取和实验设计,搭建了静电扭摆系统,并对上述理论进行了原理性验证。基于扭秤系统也可以开展高精度空间惯性传感器的地面关键性能测试研究,高精度空间惯性传感器是空间引力波探测的关键技术之一,而惯性传感器中的检验质量上残余电荷带来的扰动是必需考虑的噪声源之一,目前国际上采用紫外放电技术对检验质量上的电荷进行管理和控制。对于检验质量上电荷控制的效果,本文基于静电扭摆提出了一种高精度的导体表面电势测量系统来对其进行测量和评估。在研究中完成了整套实验装置的研制,包括方案建模,理论分析,误差分析,装置的组装搭建,调试改进,表面电势测量。利用该方案可以测量检验质量电势随时间的变化,其测量精度达到0.7mV。该方案的提出和实现,为以后有效的评估电荷管理水平提供了必要的技术手段。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH82

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本文编号：1294766