[发明专利]一种基于电磁力驱动的光学加速度计在审
| 申请号： | 201910212177.0 | 申请日： | 2019-03-20 |
| 公开（公告）号： | CN109870592A | 公开（公告）日： | 2019-06-11 |
| 发明（设计）人： | 冯丽爽;周震;张宇;高山;张天航 | 申请（专利权）人： | 北京航空航天大学 |
| 主分类号： | G01P15/093 | 分类号： | G01P15/093;G01P1/04 |
| 代理公司： | 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 | 代理人： | 杨学明;顾炜 |
| 地址： | 100191*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 电磁力驱动 加速度计 闭环控制算法 第二探测器 第一探测器 加速度测量 抗干扰能力 跨阻放大器 闭环检测 闭环控制 闭环驱动 磁体磁场 电磁干扰 反馈电压 降低系统 线性关系 光栅 玻璃片 磁极片 反馈力 反射面 悬臂梁 质量块 磁铁 探测器 功耗 轭铁 光源 检测 | ||
1.一种基于电磁力驱动的光学加速度计，其特征在于：包括敏感头和外围电路，敏感头包括轭铁(1)、磁铁(2)、磁极片(3)、线圈(4)、质量块(5)、悬臂梁(6)、反射面(7)、光栅(8)、玻璃片(9)、光源(10)、第一探测器(11)、第二探测器(12)、第三探测器(13)、U形外壳(14)；外围电路包括跨阻放大器(15)、A/D转换电路(16)、FPGA(17)、D/A转换电路(18)；在敏感头中，轭铁(1)与U形外壳(14)连接，使得敏感头成为一个封闭体；磁铁(2)与轭铁(1)下部连接，磁极片(3)与磁铁(2)下部连接；线圈(4)缠绕在质量块(5)的外表面；线圈(4)、磁铁(2)、轭铁(1)和磁极片(3)共同形成磁力矩器；质量块(5)由悬臂梁(6)支撑，悬臂梁(6)与U形外壳(14)连接；反射面(7)置于质量块(5)底部；玻璃片(9)与U形外壳(14)连接，光栅(8)置于透明玻璃片(9)上表面，与反射面(7)相对；光源(10)、第一探测器(11)、第二探测器(12)、第三探测器(13)与U形外壳(14)连接，置于玻璃片(9)下面；第一探测器(11)、第二探测器(12)、第三探测器(13)最终与外围电路连接；在外围电路中，跨阻放大器(15)将三个探测器输出的光电流信号转换成模拟电压信号；该模拟电压信号通过A/D转换电路(16)转换成数字信号；再经过FPGA(17)后，通过D/A转换电路(18)，将反馈信号施加到线圈(4)，作用于由磁铁(2)、轭铁(1)和磁极片(3)构成的磁电力驱动模块，使加速度计一直处于最佳工作点，实现加速度计的闭环控制；FPGA(17)的输出信号作为加速度计闭环输出信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁力驱动的光学加速度计，其特征在于：当光源(10)照射到玻璃片(9)上时，一部分入射相干光直接被光栅(8)下表面反射，另一部分入射相干光穿过光栅(8)被反射面(7)反射，由光栅(8)直接反射的相干光，将形成第一衍射光束，由反射面(7)反射的相干光，再次穿过光栅(8)时，形成第二衍射光束；两部分衍射光束在玻璃片内部发生干涉，形成衍射干涉场；在闭环控制方案中，敏感头将外界加速度变化转化为光强变化；第一探测器(11)、第二探测器(12)、第三探测器(13)将此光强信号转化为电流信号，经过跨阻放大器(15)变成电压信号；在FPGA(17)中，此电压信号与最佳工作点的电压作比较，经过数字控制电路输出控制信号；控制信号作用于线圈(4)，通电线圈(4)在磁场中会产生电磁力，将质量块(5)稳定在最佳工作点处；最后将反馈信号输出作为加速度计闭环输出信号。
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