[發明專利]一種空間慣性傳感器的地面測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202110939052.5
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113740929B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉力;李佳;周澤兵;譚定銀;白彥崢
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 鄧彥彥;廖盈春

1.一種空間慣性傳感器的地面測試裝置，其特征在于，包括：置于真空容器內的二級扭擺、電容極板以及張緊機構，所述真空容器與地面剛性連接；

所述二級扭擺包括：一級懸絲、秤桿、配平質量塊、二級懸絲、檢驗質量；

所述張緊機構包括：張緊懸絲；

所述一級懸絲的上端與真空容器的頂部連接，下端與秤桿連接；所述秤桿的一端連接二級懸絲的上端，另一端連接配平質量塊；所述二級懸絲的下端連接檢驗質量；所述張緊懸絲的上端連接秤桿的底部，下端連接真空容器底部；所述一級懸絲和秤桿對應為扭秤；所述一級懸絲和二級懸絲的直徑小于預設值，且所述張緊懸絲與秤桿的連接限制了扭秤在單擺方向的運動，導致扭秤的扭轉剛度小于單擺剛度；所述一級懸絲與秤桿的連接點在秤桿的中間位置；所述張緊懸絲與秤桿的連接點也在秤桿的中間位置；設所述一級懸絲的上端與真空容器頂部的連接點為第一連接點，張緊懸絲的下端與真空容器底部的連接點為第二連接點；所述第二連接點位于第一連接點的正下方；

所述電容極板與真空容器底部連接，電容極板的上端面與檢驗質量的下端面正對；所述電容極板和檢驗質量為空間慣性傳感器的核心敏感部件；

當所述二級扭擺處于靜電力控制狀態時，所述檢驗質量與電容極板間的靜電負剛度大于一級懸絲和二級懸絲的扭轉剛度，所述二級扭擺可以模擬慣性傳感器的在軌狀態；

當地面存在振動時，電容極板隨地面振動，通過在電容極板上施加反饋電壓，所述反饋電壓對應產生的反饋靜電力作用于檢驗質量，控制所述扭秤扭轉使得檢驗質量隨電容極板運動，抑制地面振動對慣性傳感器性能測試的影響；通過記錄的預設時間段內反饋電壓的功率譜噪聲評估慣性傳感器的分辨率水平，以完成對空間慣性傳感器的地面測試。

2.根據權利要求1所述的地面測試裝置，其特征在于，所述張緊機構還包括：張力調節機構；

所述張緊懸絲的下端通過張力調節機構連接真空容器的底部；

所述張力調節機構用于調節張緊懸絲的張力大小。

3.根據權利要求1所述的地面測試裝置，其特征在于，還包括：位移調節裝置；

所述電容極板通過位移調節裝置與真空容器底部連接；

當所述二級扭擺處于自由扭轉狀態時，通過位移調節裝置將電容極板移動到合適位置，使得電容極板的上端面與檢驗質量的下端面正對。

4.一種空間慣性傳感器的地面測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

將二級扭擺、電容極板以及張緊機構置于真空容器內，所述真空容器與地面剛性連接；所述二級扭擺包括：一級懸絲、秤桿、配平質量塊、二級懸絲、檢驗質量；所述張緊機構包括：張緊懸絲；所述一級懸絲的上端與真空容器的頂部連接，下端與秤桿連接；所述秤桿的一端連接二級懸絲的上端，另一端連接配平質量塊；所述二級懸絲的下端連接檢驗質量；所述張緊懸絲的上端連接秤桿的底部，下端連接真空容器底部；所述一級懸絲和秤桿對應為扭秤；所述電容極板與真空容器底部連接，電容極板的上端面與檢驗質量的下端面正對；所述電容極板和檢驗質量為空間慣性傳感器的核心敏感部件；所述一級懸絲與秤桿的連接點在秤桿的中間位置；所述張緊懸絲與秤桿的連接點也在秤桿的中間位置；設所述一級懸絲的上端與真空容器頂部的連接點為第一連接點，張緊懸絲的下端與真空容器底部的連接點為第二連接點；所述第二連接點位于第一連接點的正下方；

控制所述一級懸絲和二級懸絲的直徑小于預設值，且所述張緊懸絲與秤桿的連接限制了扭秤在單擺方向的運動，導致扭秤的扭轉剛度小于單擺剛度；當所述二級扭擺處于靜電力控制狀態時，所述檢驗質量與電容極板間的靜電負剛度大于一級懸絲和二級懸絲的扭轉剛度，所述二級扭擺可以模擬慣性傳感器的在軌狀態；

當地面存在振動時，電容極板隨地面振動，在電容極板上施加反饋電壓，所述反饋電壓對應產生的反饋靜電力作用于檢驗質量，控制所述扭秤扭轉使得檢驗質量隨電容極板運動，抑制地面振動對慣性傳感器性能測試的影響；

通過記錄的預設時間段內反饋電壓的功率譜噪聲評估慣性傳感器的分辨率水平，以完成對空間慣性傳感器的地面測試。

5.根據權利要求4所述的地面測試方法，其特征在于，當所述二級扭擺處于自由扭轉狀態時，將電容極板移動到合適位置，使得電容極板的上端面與檢驗質量的下端面正對。