闭环点位置对静电悬浮加速度计性能影响研究 被引量：5

1

作者 刘爽 刘云峰 董景新 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1618-1625,共8页

为研究差动电容式静电悬浮加速度计非线性、零偏、标度因数、噪声以及量程与闭环点位置的关系,推导了闭环点位置与上述参数关系的数学模型,分析了闭环点偏移来源。通过仿真和实验对比了闭环点调节前后系统非线性、零偏和量程,通过实验... 为研究差动电容式静电悬浮加速度计非线性、零偏、标度因数、噪声以及量程与闭环点位置的关系,推导了闭环点位置与上述参数关系的数学模型,分析了闭环点偏移来源。通过仿真和实验对比了闭环点调节前后系统非线性、零偏和量程,通过实验研究了闭环点位置波动对系统噪声的影响。仿真和实验结果表明,将敏感质量闭环点位置调节在机械零点附近可以降低系统非线性、零偏和系统噪声,并能提高理论量程。 展开更多

关键词 非线性 闭环点位置 零偏 静电悬浮加速度计.

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静电悬浮加速度计在轨质心位置的最小二乘估计 被引量：10

2

作者 李洪银 屈少波 +2 位作者 白彦峥 吴书朝 周泽兵 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期897-902,共6页

本文使用国内首次搭载飞行的静电悬浮加速度计在轨数据与卫星姿态数据,对加速度计与卫星质心的相对位置进行了估计测量.文中分析得到,在卫星姿态机动时,加速度计的输入加速度主要来自于离心加速度及角加速度引入的线加速度.结合卫星姿... 本文使用国内首次搭载飞行的静电悬浮加速度计在轨数据与卫星姿态数据,对加速度计与卫星质心的相对位置进行了估计测量.文中分析得到,在卫星姿态机动时,加速度计的输入加速度主要来自于离心加速度及角加速度引入的线加速度.结合卫星姿态机动时陀螺仪的测量数据,使用最小二乘法对加速度计质心位置的三个分量进行了联合估计.结果表明:质心位置的估计精度达到约6 mm水平,主要受限于卫星平台条件和加速度计测量精度限制.利用本文方法对未来重力卫星任务进行了分析,若使用精度为1×10^(-10)m·s^(-2)加速度计以及2角秒分辨率的星敏感器,可将质心位置估计精度提高至4.6×10^(-6)m水平. 展开更多

关键词 重力卫星 静电悬浮加速度计 质心偏差 参数拟合 最小二乘估计

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基于八对差分电容极板的静电悬浮加速度计的设计 被引量：2

3

作者 胡明 白彦峥 +2 位作者 祝竺 吴书朝 周泽兵 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2012年第5期154-159,共6页

针对GOCE重力梯度卫星中使用的静电悬浮加速度计,对其采用的八对电容极板冗余设计的位移传感与反馈控制组合策略进行了讨论,并分析了其相对于CHAMP和GRACE重力卫星中使用的同类型加速度计的可靠度改善程度。

关键词 静电悬浮加速度计 卫星重力测量 可靠性 冗余设计 重力梯度卫星

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一种地面用静电悬浮加速度计的误差分析及仿真 被引量：2

4

作者 贺晓霞 李娇娇 +2 位作者 李海霞 韩丰田 刘云峰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期794-801,共8页

针对航空/航海重力及重力梯度测量、惯性导航等领域对高精度加速度计的迫切需求,提出了一种适合地面应用环境的高精度三轴静电加速度计方案。该加速度计敏感质量采用一种中心固定有一薄法兰盘的空心薄壁圆筒,圆筒内外侧与法兰盘两侧布... 针对航空/航海重力及重力梯度测量、惯性导航等领域对高精度加速度计的迫切需求,提出了一种适合地面应用环境的高精度三轴静电加速度计方案。该加速度计敏感质量采用一种中心固定有一薄法兰盘的空心薄壁圆筒,圆筒内外侧与法兰盘两侧布置检测和加力电极。对影响静电加速度计性能的误差源及其作用机理进行了研究。基于MATLAB/Simulink,建立了一套三轴静电悬浮加速度计控制系统仿真模型,设计了加速度计的控制参数,并比较分别采用盘面电极与柱面电极作为敏感质量位移与姿态检测的测量电极时,典型误差源对加速度计标度因数的影响程度。仿真结果表明,采用柱面电极用于测量时标度因数稳定性可达10-9 V/g量级,比采用盘面电极提高了一个数量级。因此在工程中选择柱面电极作为敏感质量位移与姿态检测的测量电极。 展开更多

关键词 静电悬浮加速度计 误差源 PID控制 仿真

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静电悬浮加速度计轴间耦合误差角的在线测量 被引量：2

5

作者 刘爽 刘云峰 董景新 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期415-422,共8页

静电悬浮加速度计轴间耦合误差角与悬浮质量块的平行度误差有关,而常规方法很难测量其大小和方向,故本文提出了一种变预载轴间耦合误差角在线测量方法。通过分析悬浮质量块平行度误差、耦合误差角、姿态角与静电力耦合的关系,推导了变... 静电悬浮加速度计轴间耦合误差角与悬浮质量块的平行度误差有关,而常规方法很难测量其大小和方向,故本文提出了一种变预载轴间耦合误差角在线测量方法。通过分析悬浮质量块平行度误差、耦合误差角、姿态角与静电力耦合的关系,推导了变预载法进行在线耦合误差角精确测量的原理和公式。设计了静电悬浮加速度计原理样机,并利用该样机对提出的测量方法进行了实验验证。实验测得X向对Y/Z向耦合误差角分别为-5.10×10-4 rad和2.36×10-5rad,与理论分析相符。该方法同样适用于Y向对X/Z及Z向对X/Y的耦合误差角的在线测量。上述结果表明该方法可以有效、精确地完成静电悬浮加速度计不同轴之间耦合误差角的在线测量。 展开更多

关键词 静电悬浮加速度计 耦合误差角 姿态角 变预载 在线测量

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静电悬浮加速度计与真空有关的噪声分析 被引量：6

6

作者 薛大同 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期633-640,共8页

从麦克斯韦速率分布函数和克努曾的"吸附层"假说出发,推导出静电悬浮加速度计核心部分因辐射计效应和残余气体平衡态阻尼引入的加速度热噪声表达式。指出辐射计效应是加速度计噪声的一个重要来源,气体阻尼的影响相对较小;加... 从麦克斯韦速率分布函数和克努曾的"吸附层"假说出发,推导出静电悬浮加速度计核心部分因辐射计效应和残余气体平衡态阻尼引入的加速度热噪声表达式。指出辐射计效应是加速度计噪声的一个重要来源,气体阻尼的影响相对较小;加速度计长期保持优良的高真空是控制这两项噪声水平的必要措施;认为出气效应比辐射计效应大一到两个数量级是错误的。 展开更多

关键词 真空 静电悬浮加速度计 噪声 辐射计效应 气体阻尼 出气效应

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基于功率谱密度的静电悬浮加速度计分辨率估计方法 被引量：1

7

作者 刘爽 刘云峰 董景新 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2015年第10期30-34,共5页

高精度静电悬浮加速度计常采用功率谱密度估计（PSD）来评估分辨率水平,商用PSD分析仪需实时在线分析,且分析时间长、频域分辨率低、成本高。为此提出了一种线下PSD估计方法,利用简易采集系统采集噪声信号,再进行PSD估计。给出了正确的... 高精度静电悬浮加速度计常采用功率谱密度估计（PSD）来评估分辨率水平,商用PSD分析仪需实时在线分析,且分析时间长、频域分辨率低、成本高。为此提出了一种线下PSD估计方法,利用简易采集系统采集噪声信号,再进行PSD估计。给出了正确的PSD估计表达式,推导了加速度计分辨率与PSD的关系,通过实验对比了该方法与HP35670A动态分析仪分析结果,实验结果验证了该方法的有效性。最后用该方法分析了研制的静电悬浮加速度计原理样机X1、Y和Z2三个通道加速度噪声的PSD,得到0.1 Hz处PSD分别为：8.07×10-5g/Hz1/2、3.29×10^-8g/Hz1/2和2.39×10^-7g/Hz1/2;在带宽0.001~0.1 Hz内分辨率分别为4.64×10^-5g、4.21×10^-8g和1.51×10^-7g。 展开更多

关键词 功率谱密度估计 维纳辛钦定律 WELCH法 静电悬浮加速度计

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静电悬浮加速度计的地面重力倾角标定方法 被引量：5

8

作者 薛大同 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期688-696,共9页

静电悬浮加速度计是重力场测量卫星上的主要载荷之一,其传感头(飞行件)需要在环境试验前后进行地面重力倾角标定。由于敏感轴之间的耦合机理不同于传统加速度计,所用的模型方程亦有所差别;由于失准角远大于量程范围内的重力倾角,无法采... 静电悬浮加速度计是重力场测量卫星上的主要载荷之一,其传感头(飞行件)需要在环境试验前后进行地面重力倾角标定。由于敏感轴之间的耦合机理不同于传统加速度计,所用的模型方程亦有所差别;由于失准角远大于量程范围内的重力倾角,无法采用传统的静态标定法确定模型方程各参数。必须采取技术措施使得三阶非线性系数可以忽略,才能在专用摆台上用动态标定法大致判断标度因数和检验成对加速度计模型方程各参数的一致性,用电模拟法得到二阶非线性系数。对动态标定法,提出了防止频谱泄漏和幅度谱中压低噪声干扰幅度的措施。对电模拟法,用实例给出了具体实施方案和效果。 展开更多

关键词 卫星重力测量 静电悬浮加速度计 地面标定 标度因数 二阶非线性系数

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静电悬浮加速度计噪声测试数据的频谱分析方法 被引量：6

9

作者 薛大同 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期55-63,共9页

分析了不同系数的离散傅里叶变换公式的含意,并从中筛选出符合工程分析要求的正确公式.为使用快速傅里叶变换可采用多种方式使数据符合2的整数次幂,分析了各种方法的优缺点;分析了各种频谱的应用对象,得出静电悬浮加速度计噪声适宜采用... 分析了不同系数的离散傅里叶变换公式的含意,并从中筛选出符合工程分析要求的正确公式.为使用快速傅里叶变换可采用多种方式使数据符合2的整数次幂,分析了各种方法的优缺点;分析了各种频谱的应用对象,得出静电悬浮加速度计噪声适宜采用功率谱密度,且在窗函数应用上宜选择与之符合的系数;给出了使用OriginLab公司Origin 5.0/7.0软件计算功率谱密度时所必须采取的纠正措施,提出地面测试静电悬浮加速度计噪声需采用差分方法以抑制环境噪声,具体操作方法是,将两台加速度计已扣除平均值的时域噪声值相减后除以2^(1/2). 展开更多

关键词 静电悬浮加速度计 噪声 频谱分析 功率谱密度

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静电悬浮加速度计伺服控制分析 被引量：5

10

作者 薛大同 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期102-106,共5页

根据广义相对论原理选定的坐标系参照物为理想情况下在轨道上自由飘浮的卫星,据此讨论静电悬浮加速度计检验质量块的运动和电极笼的运动,得到检验质量在电极内运动的动力学方程,证明以往相关文献提供的公式存在明显缺陷;在此基础上分析... 根据广义相对论原理选定的坐标系参照物为理想情况下在轨道上自由飘浮的卫星,据此讨论静电悬浮加速度计检验质量块的运动和电极笼的运动,得到检验质量在电极内运动的动力学方程,证明以往相关文献提供的公式存在明显缺陷;在此基础上分析了伺服控制电路,给出了电阻尼系数、闭环自然谐振的角频率(或称为加速度计的基础角频率)、受静电负刚度等非受控刚度制约的角频率、来自于静电悬浮的加速度、检验质量的相对位移等一系列表达式,从而提出必须有足够的增益以提供适度的闭环自然谐振角频率.给出了位置噪声引起的加速度噪声表达式,证明当伺服回路的增益足够大时,在悬浮频带内检验质量的相对位移几乎为零. 展开更多

关键词 静电悬浮加速度计 动力学方程 伺服控制 增益

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静电悬浮加速度计地面高压悬浮原理与应用 被引量：5

11

作者 陈光锋 霍红庆 +4 位作者 王佐磊 银东东 雷军刚 张小青 席东学 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期56-63,共8页

静电悬浮加速度计是进行空间飞行器准稳态非重力精密测量的设备。静电悬浮加速度计研制中,需要借助高压悬浮来完成其功能和部分性能评价的相关工作。文章就地面静电悬浮加速度计检验质量高压悬浮中涉及的相关问题进行了理论分析,给出了... 静电悬浮加速度计是进行空间飞行器准稳态非重力精密测量的设备。静电悬浮加速度计研制中,需要借助高压悬浮来完成其功能和部分性能评价的相关工作。文章就地面静电悬浮加速度计检验质量高压悬浮中涉及的相关问题进行了理论分析,给出了地面悬浮原理、高压电路实现形式、工作点选取、稳定性控制、高压静电力作用分析等,给出了实际试验结果,表明地面上系统在O.1 Hz附近具有10-8gn/Hz1/2左右的分辨率,并可在悬浮状态下,完成功能及相关性能测试,获得静电悬浮加速度计地面直接性能评价受限的主要因素,同时就存在的问题进行了讨论。 展开更多

关键词 静电悬浮加速度计 地面试验 高压悬浮 控制 空间测量设备

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静电悬浮加速度计的地面测试与评定方法综述 被引量：7

12

作者 薛大同 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1655-1662,共8页

本综述将静电悬浮加速度计性能指标项目归为五类,阐述了它们与需求的关系,强调了采样率为10SPS、相应的闭环传递函数带宽为3Hz的必要性。指出实验室标定会受到环境振动噪声的干扰,通常的标定方法均不适用,静态标定的首要困难在于准确测... 本综述将静电悬浮加速度计性能指标项目归为五类,阐述了它们与需求的关系,强调了采样率为10SPS、相应的闭环传递函数带宽为3Hz的必要性。指出实验室标定会受到环境振动噪声的干扰,通常的标定方法均不适用,静态标定的首要困难在于准确测定失准角;用专用摆台作动态标定可以大致判断标度因数并观察两台加速度计模型方程各参数的一致性;为了在专用摆台上进行各项性能测试,加速度计检验质量需要在地面重力下悬浮;落塔试验的功用有限,并非加速度计性能指标的量化评定试验;射前检验加速度计噪声采用分析证实的方法,为了降低噪声,必须依靠详尽的理论分析和实验验证,一一找出各种影响因素及其影响程度,采取有力措施,切实加以改进。 展开更多

关键词 卫星重力测量 静电悬浮加速度计 动态标定 落塔试验 噪声分析

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出气与辐射计效应对静电悬浮加速度计的影响 被引量：1

13

作者 王佐磊 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期56-59,71,共5页

静电悬浮加速度计的真空室内存在温度梯度噪声,会引起与之相关的辐射计效应和出气效应。运用气体分子运动论和统计理论对两种效应进行了分析,结果表明相同条件下出气效应引起的加速度噪声比辐射计效应引起加速度噪声大几十倍,对静电悬... 静电悬浮加速度计的真空室内存在温度梯度噪声,会引起与之相关的辐射计效应和出气效应。运用气体分子运动论和统计理论对两种效应进行了分析,结果表明相同条件下出气效应引起的加速度噪声比辐射计效应引起加速度噪声大几十倍,对静电悬浮加速度计分辨率的影响更大。所以,静电悬浮加速度计的设计应将出气效应作为一项重要参考。 展开更多

关键词 温度梯度噪声 出气效应 辐射计效应 加速度噪声 静电悬浮加速度计 卫星

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静电悬浮加速度计真空装置的研制 被引量：1

14

作者 薛大同 张剑威 +1 位作者 王佐磊 刘保湘 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第z1期10-14,共5页

静电悬浮加速度计是重力测量卫星的关键载荷之一,静电悬浮加速度计长期保持优良的高真空是控制其噪声水平的必要措施.与地面应用不同,静电悬浮加速度计的真空室是上天产品的组成部分.本文采用吸气剂泵与微型溅射离子泵组合维持真空室的... 静电悬浮加速度计是重力测量卫星的关键载荷之一,静电悬浮加速度计长期保持优良的高真空是控制其噪声水平的必要措施.与地面应用不同,静电悬浮加速度计的真空室是上天产品的组成部分.本文采用吸气剂泵与微型溅射离子泵组合维持真空室的工作真空度,实际达到10-7 Pa量级,其中吸气剂泵由三个非蒸散烧结型多孔吸气剂、铂铑-铂热电偶、4根真空电引线及壳体组成,高温活化并回到室温后,对CO的初始吸气率为15 l/s;微型溅射离子泵具有0.4 l/s的氮抽速,用于抽除惰性气体和碳氢化合物.为了防止吸气剂的碎渣掉进敏感结构内,造成电极短路,以及阻挡吸气剂活化时对敏感结构的高温辐射,在吸气剂和敏感结构间设置滤片-挡板组件.底座材料为殷钢,安装面的平面度和平行度为1 μm.底座上有28根真空电引线,具有上千伏的高压绝缘性能.主抽气机组采用溅射离子泵与分子拖动泵的组合,前级泵采用机械隔膜泵,真空度达到优于5×10-7 Pa. 展开更多

关键词 重力测量卫星 静电悬浮加速度计 真空装置 研制

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