《航空靜電重力梯度儀的低噪聲高壓控制關鍵技術研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由胡明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：航空靜電重力梯度儀的低噪聲高壓控制關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡明
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空間靜電重力梯度儀日漸成熟，基於高壓懸浮的航空靜電重力梯度儀也得到初步研究，研究表明該新型儀器發展潛力良好，能提高重力場中短波段測量精度。航空靜電重力梯度儀由四個基於高壓懸浮原理的靜電加速度計構成，在豎直方向採用高壓驅動電路產生靜電力來克服檢驗質量受到的重力加速度g。初步試驗表明，高壓伺服控制環路的等效加速度噪聲僅為10^(-4)m/s^2/Hz^(1/2)，限制了航空靜電重力梯度儀的解析度。本課題在詳細論證的基礎上，對低噪聲高壓懸浮控制關鍵技術展開深入研究，主要包括抑制高壓懸浮控制環路噪聲和減小高壓反饋執行機對感測輸出的耦合，達到降低等效加速度噪聲至10^(-5)m/s^2/Hz^(1/2)的科學目標，最終提升儀器的解析度。該技術的發展不僅可促進航空靜電重力梯度儀的進步，還可為航空靜電重力儀提供技術基礎。
結題摘要
基於高壓懸浮的航空靜電重力梯度儀具有良好的發展潛力，其在豎直方向採用高壓驅動電路產生靜電力來克服檢驗質量受到的重力加速度g。高壓伺服控制環路的噪聲直接影響到航空靜電重力梯度儀的性能，因此如何抑制高壓懸浮控制環路噪聲和減小高壓反饋執行機對感測輸出的耦合是航空靜電重力梯度儀的關鍵技術之一。 本項目首先對航空靜電重力梯度儀的基本工作原理進行了分析，並建立了豎直高壓懸浮控制環路的仿真模型。其次，項目組設計了高壓驅動放大電路，並對高壓驅動電路的各個組成部分如MOSFET、BJT、運放等進行了建模仿真，給出了高壓驅動放大電路的傳遞函式及電源波動對輸出電壓的影響。再次，本項目對高壓驅動放大電路進行了噪聲建模，理論分析和實驗測試了運算放大器en和in、MOS管噪聲、BJT噪聲與電阻熱噪聲對高壓放大電路的影響；根據分析與測試結果，最終採取改善反饋電阻穩定性的措施後，將高壓放大電路在0.1Hz處的噪聲降低了約4~5倍，由3×10-6/Hz1/2降低至7×10-7/Hz1/2。最後，本項目對比了不同反饋電壓施加方式的優缺點，並給出了高壓反饋對感測輸出耦合效應的抑制方案：通過選擇合適的電阻、電容可在維持反饋執行機頻寬時，抑制反饋電壓對感測電壓的影響。 本項目對高壓驅動放大電路進行最佳化，其噪聲可降至約7×10-7/Hz1/[email protected]，同時抑制了高壓反饋對感測輸出的耦合；為航空靜電重力梯度儀的發展提供了技術基礎。
