静电加速度计的悬浮方法研究与实现

发布时间：2020-09-11 11:26

　　静电加速度计作为一种能够精确测量缓慢变化的加速度的加速度计,在空间微重力环境已经获得广泛应用。但是对于应用于地面测量环境的静电加速度计,在工作时则需克服1g的重力加速度,这使得静电支承系统的支承电压过高,现阶段的支承系统难以达到要求。不仅如此,空间加速度计中测量介质为真空介质的条件容易实现,但保持应用于地面测量的静电加速度计的测量介质为真空介质的条件则较难实现。针对这些问题,本文提出了一种以硅油为测量介质的静电支承系统,并针对该支承系统提出相应的检测与控制系统。本论文针对静电加速度计的支承系统与检测控制系统进行了如下研究:1)总体方案研究。本文分析了静电加速度计在地面测量的前提下的需求,对地面测量条件下的以真空为测量介质的静电支承系统的可行性进行分析,提出一种以硅油为介质的新的静电支承系统并对其进行可行性分析。针对这种静电支承系统,提出一种对应的检测控制系统,从而实现静电加速度计的高分辨率参数。2)静电加速度计的高压支承系统的设计与实现。对提出的硅油测量介质进行分析,提出硅油测量介质带来的相关问题,并提出解决方案,完成高分辨率的高压支承系统的设计与实现。3)静电加速度计的光学检测与控制系统的设计与实现。为了使控制系统更好的匹配被控对象,本文对被控对象的特征参数进行建模分析,计算被控对象的传递函数,并进行验证。针对该被控对象特征,设计实现微小位移的光学干涉测量系统。并通过对不同控制算法的探讨,选取最适合于该控制系统的控制算法。4)最后,搭建实验平台,实现静电加速度计系统测量。验证支承系统与检测控制系统的可行性。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH824.4;V447
【部分图文】：

原理图,支承系统,单电源,有源

国、日本以及欧空局都相继进行了研究。１９８３年，美国喷空中通过静电悬浮进行了材料实验［４（＾２］。美国喷气推进实验室制系统以碟形电极、环形电极和四面体形电极三种电极作为测年，Ｒｈｉｍ等人基于该电极设计对反馈控制系统进行了研究，条件下稳定悬浮直径为５ｍｍ左右镀银苯乙烯小球和金属球壳抛物线飞机实现了在微重力环境中稳定悬浮直径约１０ｍｍ的支承系统的历史发展过程中包括以下几种典型的静电支承系统统、恒流控制静电支承系统、直流电压控制静电支承系统、可统以及数字式静电支承系统［４５］。例如，有源单电源支承系统原系统结构划分，分为有源系统和无源系统；按照电极面积划分极和１２电极等；按照加力电压供电方式划分，分为正弦波电电和直流电压供电［４６］。逡逑

原理图,支承系统,单电源,有源

、灵敏度、带宽、线性度等问题，例如系统就需要具有很高的通频带从而能静电悬浮加速度计由于工作于微重力测环节具有很低的带宽以此来减少电同的静电加速度计需要有合适的微位移静电悬浮加速度计相应的微位移检测方极检测方法逡逑大学研制了一种静电悬浮加速度计，共同作用的检测方法，使用同一组敏感由度的激励电极上加不同频率的激励信的位移检测［５９］。对于单自由度的位移检

检测方法,位移检测,悬浮体,原理

图１．３悬浮体引线单自由度位移检测原理逡逑法可以采用一路公共的激励信号和三路独立的检检测质量上引线，对加工工艺要求非常高［６７］。逡逑激励电极检测方法逡逑普敦大学提出的静电加速度计的检测方法为公共测方法的原理是将一路高频载波信号加载到公共测原理简化为如图１．４所示。逡逑４逡逑图１．４公共激励电极检测方法原理逡逑

【相似文献】