转子位移检测环节是静电悬浮轴承的重要组成部分,位移测量电路的性能直接影响到转子在电极球腔中的定中精度.介绍了一种高精度转子位移测量电路的工作原理,分析了各个环节的特性.测试结果表明,电路性能与理论分析结果吻合较好,位移测量电路的分辨率、灵敏度、线性测量范围、零位稳定度及通频带等指标可以满足高精度静电悬浮轴承的要求.

为了探索微机械陀螺突破精度极限的新途径,设计了一种基于环形转子、体硅加工工艺、转子5自由度悬浮的硅微静电陀螺仪.采用玻璃-硅-玻璃键合的三明治式微陀螺结构,提出了包括双边光刻、反应离子刻蚀（RIE）、电感耦合等离子体（ICP）刻蚀、玻-硅静电键合、硅片减薄、多层金属溅射等关键工艺的加工路线.在工艺设计中采用铝牺牲层对转子进行约束,在第2次玻-硅键合后再通过湿法去除牺牲层,以得到可自由活动的转子.基于提出的体硅工艺路线,成功加工出了微陀螺敏感结构,并完成了转子5自由度悬浮和加转实验,测试结果表明大气环境下转子转速可达73.3 r/min.

新型等效原理实验通过检验两个相同材料但自旋运动有显著差异的宏观物体的自由落体运动来验证等效原理可能存在的破坏。根据新型等效原理空间实验的科学目标,提出了一种星载差分静电加速度计方案,设计了基于可变电容式电机原理的静电加转回路;在分析了作用于转子上的静电加转力矩、残余气体阻尼及磁场阻尼的基础上,建立了转子加转回路的动力学模型并进行了仿真分析;仿真结果表明,启动过程使转子达到目标转速（10 000 rpm）的启动时间为9.8天。静电加转方法可在电极筒上同时配置加转电极与悬浮电极,结构紧凑,同时避免了传统的异步电机加转产生的电磁干扰。

介绍了一种基于DSP的数字控制器的总体结构及控制器算法的设计。在此基础上构建了三轴静电悬浮系统，并通过仿真和实验讨论了不同采样频率对系统性能的影响。实验结果表明，系统带宽达到750Hz，谐振峰小于3dB，刚度等各项性能均满足静电悬浮系统的指标要求。

本文首先介绍静电悬浮加速度计在国内外的发展现状以及在空间技术中的应用，然后介绍静电悬浮加速度计的基本工作原理。针对测量微弱差动电容△C的检测线路进行设计，建立了用于调制△C的变压器电流电桥的等效电路模型，导出了用于调制信号放大的宽带放大电路的放大倍数KAC，分析了采用2路TTL同步方波信号控制4路单刀单掷模拟开关的解调电路工作过程，估算了滤波电路的截止频率f-3dB，使得解调信号在工作频带fs内基本保持0dB增益，在高于载波频率f0上获得较大的衰减。实验结果表明，该检测线路实际灵敏度为0．601mV／fF，考虑线路固有噪声和寄生电容的影响，最小分辨率达到1．06fF。

为使四轴陀螺稳定平台适应运载体全纬度、全姿态工作的要求,从运动学角度分析了四框架轴控制信号的特点。将陀螺输出信号及框架角传感器信号组合形成观测变量,给出选择不同组合时控制信号的配置方案。该方案采用完整的观测矩阵形式,可准确计算中框轴、外框轴控制信号,补偿回路增益的变化。结合避免框架锁定的要求及实际电动机驱动力矩有限的条件,提出了中框轴、外框轴的分区变结构控制方案。基于Simulink的计算结果表明：该控制方案完全避免了框架锁定且切换过程平稳,为在载体全纬度、全姿态工作的条件下实现台体的惯性空间稳定提供了必要保障。