高精度石英挠性加速度计闭环系统的设计与分析
探讨了石英挠性加速度计的分辨率影响因素,提出了一种对现有石英挠性加速度计的改进设计.根据重力梯度测量对加速度计分辨率的要求,推导出摆片的固有频率,然后使用有限元方法重新设计加速度计的摆片结构.另外,为了降低加速度计的机械热噪声,对表头抽真空,通过加入比例-微分环节对加速度计的控制回路进行阻尼补偿.计算出系统的开环传递函数,并对其进行动态性能仿真分析.分析结果表明:加速度计系统通过在系统前向通道添加比例微分环节能够补偿系统的阻尼,消除加速度计在固有频率处的振荡,使加速度计闭环后处于临界阻尼状态并保持系统的稳定性.改进后加速度计的系统带宽为515Hz,响应时间为3.7m s,分辨率达到10^-10g,能够满足高精度测量的需要.
环形科里奥利质量流量计的有限元分析
环形管是环形科里奥利质量流量计的关键部件之一,通过合理地选取环形管的结构形状和尺寸,可以使激振模态的固有频率与科里奥利力模态的固有频率很接近或相等,从而达到提高质量流量计的信噪比和灵敏度的目的.为此本文针对环形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下,环形管质量流量计比U形管质量流量计具有更高的灵敏度.
旋转加速度计重力梯度仪误差分析
安装误差和加速度计标度系数的不匹配对旋转加速度计重力梯度仪的分辨率影响很大。为此,用线性微扰方法对旋转加速度计重力梯度仪的测量方程求取变分,得到重力梯度仪的误差方程;对误差方程进行分析,得到安装误差各项对重力梯度仪输出的影响;同时,给出含有加速度计性能参数的重力梯度仪的误差方程。以澳大利亚FALCON旋转加速度计重力梯度仪为例,具体给出径向距离误差、切向误差角等大小值。
谐振式环形管科里奥利质量流量计
给出了一种建立在驱动模态与科里奥利(coriolis)模态固有频率相等、连续信号处理技术和频率跟踪法基础上的谐振式环形管coriolis质量流量计。在驱动模态与coriolis模态固有频率相等的条件下,当环形管有流体流过时环形管就处于谐振状态,因此具有较高的灵敏度;由于该质量流量计输出信号是连续的,所以可采用连续信号处理技术,得到较高的检测精度;流体密度的检测是采用自激振荡原理和频率跟踪法得到的。文章还详细给出了该质量流量计的数学模型和检测原理。
一种新的6轴冷原子干涉仪惯性测量方法
为乐同时检测载体的3轴加速度和角速度,提出了一种测量6轴惯性参数的冷原子干涉实现方案。该方案通过对两束对射的冷原子施加多束不同类型和方向的空间域Raman脉冲,使冷原子适当的分束合束,构造出多个有效干涉平面指向不同轴的子干涉仪。推导了各个干涉仪的干涉相位差与对应的惯性参数的关系,给出了通过干涉相位差得到各个轴的加速度和角速度的原理。在前面5个轴惯性参数测量的基础上,提出采用与x、y轴成456;脉冲实现对32轴加速度的测量。通过对干涉仪的分束、构造和干涉测量的各个过程理论分析表明,所提出实现方案能够实现对3轴加速度和角速度的测量。
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