[發明專利]高精度光學位移磁懸浮加速度計

有效

• 申請號: 201610090220.7
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN105738653B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 楊先衛;羅志會;潘禮慶;劉亞;趙華;邵明學;丁紅勝;鄭勝;魯廣鐸;劉敏;許云麗;黃秀峰;樸紅光;許文年;李建林
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 李娜

1.一種高精度光學位移磁懸浮加速度計，其特征在于包括真空磁屏蔽腔系統、光學相干位移檢測系統、磁懸浮控制系統和小磁體檢驗質量塊(b)，所述真空屏蔽腔系統包括磁屏蔽腔(a)，所述磁屏蔽腔(a)內為真空狀態，所述小磁體檢驗質量塊(b)位于所述磁屏蔽腔(a)內；所述光學相干位移檢測系統位于所述磁屏蔽腔(a)上，用于通過向小磁體檢驗質量塊(b)發射光信號和接收其反射回的光信號，實現對小磁體檢驗質量塊(b)的空間位置和姿態的實時定位；所述磁懸浮控制系統位于磁屏蔽腔(a)上，用于實時控制小磁體檢驗質量塊(b)的位置和姿態，使其恒定懸浮于磁屏蔽腔(a)的中心位置，所述磁屏蔽腔(a)的中心位置與飛行器的質心位置相重合；

所述光學相干位移檢測系統包括若干對光學準直探頭(31)，所述每對光學準直探頭(31)分別通過光纖(32)與等臂長邁克爾遜位移檢測裝置(33)相連，所述等臂長邁克爾遜位移檢測裝置(33)與數字相位解調PGC電路(34)電氣連接，所述光學準直探頭(31)位于所述磁屏蔽腔(a)的不同位置；光源通過系統中的各對光學準直探頭(31)向小磁體檢驗質量塊(b)發射光信號，并接收其反射回的光信號，光信號中包含小磁體檢驗質量塊(b)的位置和姿態信息，光信號通過光纖(32)傳輸到等臂長邁克爾遜位移檢測裝置(33)，利用干涉原理處理光信號，將小磁體檢驗質量塊(b)的位移、偏轉角轉化為可識別的相位變化，對各對光學準直探頭(31)的測量結果，通過矢量疊加原理，得到其位移、偏轉角疊加后的相位變化；數字相位解調PGC電路(34)實現對相位的快速解調，最終通過相位變化計算出小磁體檢驗質量塊(b)偏離質心的位移量及小磁體檢驗質量塊(b)繞垂直于磁矩方向的兩個轉軸的旋轉角，并反饋給磁懸浮控制系統對小磁體檢驗質量塊(b)進行位置和姿態的實時控制。

2.如權利要求1所述的高精度光學位移磁懸浮加速度計，其特征在于：所述光學準直探頭(31)設置有5對，其中，在磁屏蔽腔x軸方向即左右2個腔壁上設置了3對，其中，在右邊腔壁y方向上的1對光學準直探頭用于測量小磁體檢驗質量塊繞z軸旋轉的姿態變化，右邊腔壁z方向上的1對光學準直探頭用于測量小磁體檢驗質量塊繞y軸旋轉的姿態變化，左右兩腔壁中心位置處設置的1對光學準直探頭用于測量小磁體檢驗質量塊x方向的平動位移；在屏蔽腔y軸方向即上下2個腔壁中心處設置了1對光學準直探頭，用于測量小磁體檢驗質量塊y方向的平動位移；在屏蔽腔z軸方向即前后2個腔壁中心處設置了1對光學準直探頭，用于測量小磁體檢驗質量塊z方向的平動位移。

3.如權利要求1所述的高精度光學位移磁懸浮加速度計，其特征在于：所述磁懸浮控制系統包括若干對位置控制線圈(41)和若干對姿態控制線圈(42)，所述位置控制線圈(41)對稱的設置于所述磁屏蔽腔(a)的左、右側壁上，所述姿態控制線圈(42)對稱的設置于所述磁屏蔽腔(a)的上、下、前、后側壁上，所述磁懸浮控制系統通過位置控制線圈(41)和姿態控制線圈(42)接收光學相干位移檢測系統的反饋，實時控制小磁體檢驗質量塊(b)的位置和姿態，使其恒定懸浮于磁屏蔽腔(a)的中心位置，所述磁屏蔽腔(a)的中心位置與飛行器的質心位置相重合。

4.如權利要求3所述的高精度光學位移磁懸浮加速度計，其特征在于：在磁屏蔽腔(a)的x軸方向的兩個表面上，安置以x軸為軸對稱分布的四對位置控制線圈(41)，通過施加不同方向的電流及電流強度，將小磁體檢驗質量塊(b)的質心始終控制在磁屏蔽腔(a)中心。

5.如權利要求3所述的高精度光學位移磁懸浮加速度計，其特征在于：在磁屏蔽腔(a)的y軸方向的兩個表面以及z軸方向的兩個表面上安置嚴格軸對稱的兩對姿態控制線圈(42)，姿態控制線圈(42)直徑尺寸遠大于小磁體檢驗質量塊(b)的外形尺寸，用于實現對小磁體檢驗質量塊(b)的姿態控制，將小磁體檢驗質量塊(b)等效磁矩方向始終控制在x軸方向。