低温簧片加速度计结构的设计与仿真

发布时间：2021-10-24 06:27

　　超导重力梯度仪的研制需要一系列的低温激振装置来测量交叉耦合系数和共模抑制比。为了区分出所关注的效应,要求这些激振装置必须是一个严格的单自由度运动系统。为了评估这些激振装置的性能,首先需要研制低温加速度计。本文主要研究了低温加速度计的机械结构部分。为了兼容低温应用,我们在对比分析的基础上选择金属簧片悬挂式的结构来设计加速度计。本论文利用ANSYS对加速度计的参数进行优化,包括簧片个数,簧片几何参数,检验质量尺寸参数以及簧片的相对位置等。结果表明,双簧片结构比单簧片结构具有更好的性能。相较于单簧片结构,其主模态由敏感轴方向上的摆动变为敏感轴方向上的平动,降低了机械表头的非线性。加速度计的固有频率为5.5Hz时,二阶模态与一阶模态的刚度比在316.8。此外,我们还进行了广泛的探索以寻求更高的刚度比,最终得到一种在簧片上开槽口的创新型结构,仿真结果显示系统最终的本征频率为5.39Hz,最低的刚度比能达到3816,这个设计为低交叉耦合加速度计的设计提供了可行性方案。加速度计在加工过程中不可避免的会出现各种安装误差,从而影响其性能。为此,本文进行了一系列的仿真分析,阐明了加工误差的主要影响,并在一... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 背景介绍
    1.2 加速度计的国内外现状
    1.3 本文研究内容
2 加速度计的工作原理
    2.1 弹簧—振子结构基本物理模型
    2.2 电容-位移检测原理
    2.3 小结
3 探头机械结构设计
    3.1 低温材料的选择
    3.2 簧片加速度计探头结构的仿真设计
    3.3 参数优化
    3.4 双簧片开槽口的仿真设计
    3.5 有限元静力分析
    3.6 小结
4 加工误差分析
    4.1 簧片偏移误差
    4.2 簧片偏角误差
    4.3 组合误差
    4.4 机械热噪声的影响
    4.5 小结
5 总结与展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]高精度大动态范围硅基挠性加速度计研制[D]. 伍文杰.华中科技大学 2016



本文编号：3454759