[发明专利]一种加速度计分辨率标定的装置及方法

说明书

本发明公开了一种加速度计分辨率标定的装置及方法，装置包括气流隔离结构、隔振台结构和引力加速度生成结构；气流隔离结构和隔振台用于干扰效应隔离，引力加速度生成结构用于产生稳定且精确变化的引力加速度。本发明利用一对质量相等的金属球按一定频率和半径旋转，产生所需精确变化的引力加速度，通过隔震台和气流隔离结构隔离地震、气流、磁场等干扰效应，对放置在隔震台上的加速度计进行稳定且精确的引力激励，然后对加速度计读出数据进行记录，对激励前后数据做差值处理得到标定结果。本发明用于高精度加速度计的地面测试，可实现10supgt;‑8/supgt;m/ssupgt;2/supgt;～10supgt;‑10/supgt;m/ssupgt;2/supgt;量级高精度分辨率标定。

技术领域

本发明属于精密测量领域，更具体地，涉及一种加速度计分辨率标定的装置及方法。

背景技术

高精度加速度计在卫星重力测量和空间波探测等领域有重要应用意义。卫星重力测量中静电加速度计的分辨率需达到10^-9m/s²量级以上，空间引力波探测中静电加速度计的分辨率需达到10^-15m/s²量级以上。在地面对该类仪器进行分辨率测试的要求越来越高，由于地面震动噪声功率谱密度一般在10^-7～10^-8m/s²/Hz^1/2量级，远超目前及将来的测试分辨率需求，因此必须发展新的隔震测试方法以满足高精度加速度计未来的测试需求。

目前高精度加速度计的测试方法主要是通过移动或倾斜被测对象产生需要的输入激励，由于被测加速度计需要精确安装和供电通信，安装及运动过程可能带来测量误差。目前多数人认为加速度计的分辨率仅受噪声限制，可以用反馈控制电压噪声功率谱密度在相应带宽内积分计算分辨率，这种观点虽然正确，但该方法不是对分辨率的直接测量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供涉及一种加速度计分辨率标定的装置及方法，旨在解决传统加速度计分辨率测试方法评估精度低且无法对分辨率直接测量的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种加速度计分辨率标定的装置，包括：气流隔离结构、隔震台结构及引力加速度生成结构；

所述气流隔离结构，用于隔离气流扰动，其包括第一隔离组件和第二隔离组件，所述隔震台结构置于第一隔离组件内部，所述引力加速度激励生成结构置于第二隔离组件内部；

所述隔震台结构，用于隔离地面震动，且承载待标定加速度计，使其脱离地面；

所述引力加速度激励生成结构，用于产生引力加速度激励，供加速度计测量，以实现对加速度分辨率的标定；

所述隔震台结构包括：平台、被动隔震组件及主动隔震组件；其中，所述被动隔震组件固定于地面，且通过摆线悬挂所述平台，所述平台用于承载加速度计，所述平台与被动隔震组件用于衰减高于摆线固有频率的地面震动，所述主动隔震组件安装于所述平台水平方向的两侧，用于控制平台水平方向运动以抵消平台受到的水平方向震动；

所述引力加速度激励生成结构包括：转台、托盘及两个金属球；其中，两个金属球分别固定于托盘两侧，托盘固连于转台上表面，转台用于带动托盘旋转，使得两个金属球被带动旋转时产生相对所述加速度计周期性变化的引力，所述周期变化引力的最大值和最小值差值小于或等于加速度计分辨率对应的引力值；由于是双球旋转，所述转台的旋转频率等于加速度计的测试频率的一半；在测试频率处，将所述加速度计测量托盘上无金属球且转台旋转时的加速度幅值谱处理结果作为第一测量值，将测量托盘上有金属球且转台旋转时的加速度幅值谱处理结果作为第二测量值，所述第二测量值和第一测量值的差值对应所述加速度计分辨率的标定结果。

在一个可能的示例中，所述第一隔离组件为封闭腔，所述第二隔离组件为屏蔽罩。

在一个可能的示例中，所述被动隔震组件包括立方体框架；