【摘 要】
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研制了一种基于LaCoste零长弹簧结构的超低频垂直隔振系统,可应用于高精度绝对重力测量等精密计量领域.摆杆通过柔性铰链与底座连接,以消除支点的间隙及静摩擦.倾斜悬挂
【机 构】
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中国计量科学研究院-清华大学精密测量联合实验室,北京 100084
【出 处】
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中国地球物理学会地球物理技术委员会2015年学术年会——深部探测方法及抗干扰地球物理仪器研发与应用研讨会
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研制了一种基于LaCoste零长弹簧结构的超低频垂直隔振系统,可应用于高精度绝对重力测量等精密计量领域.摆杆通过柔性铰链与底座连接,以消除支点的间隙及静摩擦.倾斜悬挂的主弹簧对摆杆进行支撑,改变主弹簧上悬点的位置可改变其伸长量和伸长方向,进而调节主弹簧对摆杆的作用力矩.主弹簧为自制的零长弹簧,材料为弹簧钢.所谓零长弹簧,是指弹簧的张力-长度曲线经过坐标原点,亦即弹簧的等效初始长度为零.利用零长弹簧特殊的力学特性,调节主弹簧上悬点的位置,可以构造低机械刚度的摆杆系统,此时系统具有较长的固有周期.环境温度变化时,弹簧材料的弹性模量随之改变,会引起系统的刚度变化并导致摆杆产生位置漂移.利用光电探测技术检测摆杆的位移,并对其施加反馈控制,补偿温度变化造成的系统漂移,以维持摆杆平衡,实现稳定的长周期系统.光电探测模块的灵敏度约为2.3 lmV/μrad,其输出信号的噪声(RMS值)约为0.7mV,则最小可以分辨出摆杆0.3μrad的偏角变化.反馈控制采用比例积分微分控制(Proportional-Integral-Derivative,PID),深入分析控制参数对系统周期特性的影响,反馈控制的积分项(Ⅰ项)可补偿系统漂移,反馈控制的比例项(P项)可调节系统的刚度,而微分项(D项)可用于调节系统的阻尼系数.
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