【摘 要】
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空间静电加速度计由于其具有分辨率高,可以六自由度同时测量等优点,常被用来检测航天器在太空中所受到的非保守力,以及应用在空间无拖曳控制中,是地球重力场测量中的关键载荷。为了在地面上验证静电加速度计的六自由度控制的可行性以及真实分辨率水平就需要对加速度计开展地面高压悬浮试验。课题组已经完成了70g Test Mass(TM)的地面静电加速度计实验验证,受限于地面振动与高压耦合噪声而只能达到4?10-8
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空间静电加速度计由于其具有分辨率高,可以六自由度同时测量等优点,常被用来检测航天器在太空中所受到的非保守力,以及应用在空间无拖曳控制中,是地球重力场测量中的关键载荷。为了在地面上验证静电加速度计的六自由度控制的可行性以及真实分辨率水平就需要对加速度计开展地面高压悬浮试验。课题组已经完成了70g Test Mass（TM）的地面静电加速度计实验验证,受限于地面振动与高压耦合噪声而只能达到4?10-8m/s2/Hz1/2的水平,为了降低地面加速度计测试中由于高压耦合噪声带来的影响,就需要对地面加速度计的执行机部分以及其耦合部分进行研究。本文首先对高压执行机电路进行了理论建模,分析执行机电路内部各个元器件的噪声对输出的影响大小,计算了电阻阻值波动噪声并给出了测量方法,研究了高压放大电路的电源抑制效应。理论计算了高压反馈噪声对电容位移传感的影响,其中高压执行机电路的低频噪声会直接耦合到对应极板上,而其高频噪声则会通过变压器耦合到电容位移传感的输出。通过理论建模与实验测试降级了高压执行机的低频噪声5倍,也就降低了反馈高压对极板电压的耦合噪声。通过参数优化降低了高压执行机电路对传感的耦合噪声4倍。得出了次级调谐比初级调谐会对高频反馈噪声抑制更好的结论,最终达到1.2?10-6V/Hz1/2水平,接近电容位移传感的噪声本底。最后通过理论建模,搭建地面高压悬浮加速度计的Matlab/Simulink仿真模型,带入实测噪声的拟合曲线,探究高压执行机引入的噪声对加速度计的输出加速度噪声的影响,仿真结果与理论计算一致。得出高压悬浮加速度计竖直方向上受执行机到传感耦合噪声影响更大的结论并得出水平方向上高压耦合噪声限制是3?10-11m/s2/Hz1/2的结论,降低了高压耦合噪声估计两个量级。
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