【摘 要】
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高精度的惯性传感器是太空探索过程中的重要工具。由于空间实验的高风险性,需要提前在地面上对其进行实验研究,以验证其功能和性能。目前,有三类克服重力加速度影响的惯性传感器地面研究方法,其中一类是悬丝悬挂检验质量方案。本课题组已经设计出了基于二级扭摆的悬丝悬挂检验质量方案,该方案可以用于检验质量的一个平动和一个转动的二自由度性能联合测试。从实现检验质量两个平动自由度交叉耦合测试的角度出发,我们可以考虑采
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高精度的惯性传感器是太空探索过程中的重要工具。由于空间实验的高风险性,需要提前在地面上对其进行实验研究,以验证其功能和性能。目前,有三类克服重力加速度影响的惯性传感器地面研究方法,其中一类是悬丝悬挂检验质量方案。本课题组已经设计出了基于二级扭摆的悬丝悬挂检验质量方案,该方案可以用于检验质量的一个平动和一个转动的二自由度性能联合测试。从实现检验质量两个平动自由度交叉耦合测试的角度出发,我们可以考虑采用特殊的连杆机构悬挂检验质量的方式。其中罗伯茨连杆机构是产生近似直线运动的典型模型,并且其具有结构简单,能够构建稳定的二维模型以及实现长运动周期的特点。因此,基于罗伯茨连杆机构悬挂检验质量进行研究,探究它的相关性能,对于实现检验质量的多自由度性能联合测试具有重要意义。本文首先介绍了罗伯茨连杆的基本结构,并分析了将其应用于惯性传感器地面测试中检验质量悬挂的工作原理。为了评估罗伯茨连杆机构对检验质量的影响,首先对罗伯茨连杆机构的直线特性进行了理论分析,得到了检验质量的悬挂点的运动轨迹方程,并将其与数值结果进行了对比。同时本文还分析了连杆机构质心位置和悬丝弯曲以及连杆机构在摆动过程中产生的悬丝倾斜情况,最终得到了系统的传递函数。通过系统的传递函数可知其运动周期,并且分析了各个参数对系统运动周期的影响。其次,对系统进行了性能分析。从系统的稳定性方面分析,计算了质心高度可提升的最大位置;从系统的安装需求分析,计算得到了系统可允许的最大安装误差范围;此外,惯性传感器在地面上进行测试时会受到热噪声和地面振动的影响,对系统热噪声和地面振动的影响作了详细的理论计算。最后,进行了具体模型的选取与参数选择。在参数的选取过程中建立了一套分析方法和设计原则,将具体的参数代入到传递函数中并画出传递函数图像。
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