《基於轉台反饋控制技術的扭絲滯彈性效應研究》是依託中山大學，由薛超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於轉台反饋控制技術的扭絲滯彈性效應研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：薛超
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
扭絲滯彈性效應是目前利用金屬絲進行20ppm高精度扭秤周期法測G實驗中已知的最大系統誤差之一。對於Q值約2000的鎢絲而言，滯彈性效應高達160ppm。為了得到高精度的G值測量結果，對滯彈性效應進行系統的理論分析和高精度的實驗研究至關重要。本項目在角加速度法測G實驗裝置的基礎上，擬利用雙轉台反饋控制技術，在mHz頻段改變扭秤振幅或扭秤運動頻率，測量扭絲扭轉彈性係數與二者的依賴關係，在1%的相對測量精度水平上驗證滯彈性模型的合理性，使周期法測G實驗中滯彈性效應的修正精度達到1ppm，實現對該效應的高精度測量，為滯彈性研究領域提供一種新的研究方法。同時，可進一步增強對扭絲特性的理解與認識，為精密扭秤實驗提供有效的指導與幫助。
結題摘要
扭絲滯彈性效應是目前萬有引力常數G的精確測量實驗中已知的最大的系統誤差。本項目在角加速度法測G實驗的基礎上，對鎢絲的滯彈性效應進行了進一步的研究。在實驗裝置方面，採用熱膨脹係數極低的微晶玻璃材料取代合金鋁材料作為吸引質量球體支架，使球心間距穩定性在4℃的溫度調製實驗中依然達到2um的水平。在反饋控制方面，實現了雙轉台的同步跟蹤控制，保持兩轉台的轉速差恆定，進而使得信號頻率穩定，同時兩轉台的轉速穩定性在信號頻率處達到了1e-8rad/s/Hz^(1/2)的水平。本項目進而對扭絲彈性係數依賴關係進行了研究，通過分析角加速度振幅實驗測量數據，得出角加速度振幅不隨扭秤相對懸點轉台偏轉角度的變化而變化，同時不隨待測信號頻率的變化而變化。現階段角加速度振幅測量精度約為1nrad/s2的水平，在此精度基礎上，滯彈性效應對實驗結果的影響小於0.01ppm。最後利用該系統進行角加速度法測G實驗，得到G值測量結果的相對精度達到12ppm的水平。本項目的研究可套用於精密引力實驗相關的基礎套用領域，如高精度牛頓反平方定律的實驗檢驗、高精度等效原理實驗檢驗等，可為進一步加強我國在該研究領域的地位提供支撐。
