[发明专利]一种空间静电加速度计电路功能的地面测试方法及装置

说明书

本发明属于测量技术领域，公开了一种空间静电加速度计电路功能的地面测试方法及装置，地面测试装置包括探头、电容传感电路、信号采集器和信号发生器；电容传感电路用于测量电容差信号；信号采集器用于记录传感电路的输出并判断传感电路功能是否正常；信号发生器的第一输出端连接至探头的调制信号输入端，用于将固定电容差调制到高频范围，信号发生器的第二输出端连接至电容传感电路的第二输入端，用于为相敏检波器提供解调参考信号。本发明由于不需要更换测点的电容，可以减少测试的复杂性，同时避免频繁更换电容对传感电路板引入的折损。另外，本发明还通过相位调制可以更加便捷地测试传感电路的频率响应。

技术领域

本发明属于测量技术领域，更具体地，涉及一种空间静电加速度计电路功能的地面测试方法及装置。

背景技术

空间静电加速度计具有精度高、能同时对六自由度进行检测等优点，广泛应用于现代空间实验中。在地球物理领域，静电加速度计可用于卫星重力测量，从而对地球重力场进行反演；在基础物理领域，可借助静电加速度计进行空间等效原理的验证和空间引力波探测等现代物理实验。

静电加速度计由于量程小，在地面进行测试时容易受到地球1g重力加速度的影响，重力会在竖直方向直接耦合进加速度计的控制环路内，或是通过某种方式间接耦合到水平方向的高敏感轴，这都会使得加速度输入超过仪器量程，进而使输出长期处于饱和状态，对于加速度计而言，电路测试通常需要结合探头或用固定电容模拟的探头进行测试，长期饱和输出难以在地面一些重要测试中判断加速度计功能，特别是电路检测和控制功能是否存在异常。

静电加速度计在整机组装前需要对电路进行标定，这可以通过多次更换电路测点处的固定电容实现。但该测点在加速度计组装完成后不可使用，无法在整机状态下对电路功能进行验证。为了实现整机状态下电路的功能测试，同时减少组装前测试由于频繁更换测点电容导致操作的复杂性，提出一种新的空间静电加速度计的地面测试装置。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种空间静电加速度计电路功能的地面测试方法及装置，旨在解决现有技术中需要频繁更换测点的电容导致测试过程复杂且容易引入折损的问题。

本发明提供了一种空间静电加速度计电路功能的地面测试方法，包括下述步骤：

S1：在电容位移传感电路的前端电路测点处焊接两个固定差分电容，并在差分电容的公共端接入调制电压信号V_p，同时在传感电路的相敏检波器中接入同频率的解调参考信号V_ref；

S2：通过设定信号发生器输出信号的相位，对调制电压信号和解调参考信号的相位差进行调制使得调制电压信号和解调参考信号之间的相位差实现电容传感电路的功能测试；其中，为相位调制信号的斜率，t为信号输出的时刻。

更进一步地，通过改变相位调制信号的斜率来实现对传感电路进行扫频，获得传感电路的频率响应。

更进一步地，在步骤S2之后还包括如下步骤：

S3：将加速度计控制器连接在电容传感电路的输出端，并对传感电路输出信号和加速度计控制器的输出信号进行记录，通过对比时域输出和理论输出来判断加速度计控制器是否正常工作。

更进一步地，通过改变相位调制信号的斜率来实现对加速度计控制器进行扫频以分析控制器的频率响应是否符合理论预期。

本发明还提供了一种空间静电加速度计电路功能的地面测试装置，包括：探头、电容传感电路、信号采集器和信号发生器；电容传感电路的第一输入端连接至探头的输出端，用于测量电容差信号；信号采集器的输入端连接至电容传感电路的输出端，用于记录传感电路的输出并判断传感电路功能是否正常；信号发生器的第一输出端连接至探头的调制信号输入端，用于将固定电容差调制到高频范围，信号发生器的第二输出端连接至电容传感电路的第二输入端，用于为相敏检波器提供解调参考信号。