CN111830588B - 零长弹簧式重力仪的定中机构、定中安装方法及维持方法 - Google Patents

零长弹簧式重力仪的定中机构、定中安装方法及维持方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及零长弹簧重力仪的无接触式定中机构、定中安装方法及维持方法，定中机构包括径向磁悬浮定子机构、径向磁悬浮动子机构和磁悬浮外围控制电路；径向磁悬浮定子机构与重力仪壳体固连，包括重力仪框架和固装于框架内的上、下磁悬浮定子组件和力发生器定子组件；径向磁悬浮动子机构包括同轴对中安装的电容动极板、弹簧套筒、零长弹簧、上磁悬浮动子、下磁悬浮动子和力发生器转子；磁悬浮动子机构以沿径向和轴向可移动的方式安装于磁悬浮定子机构内；磁悬浮外围控制电路用于检测定子与动子之间的气隙位移大小，将该信息反馈到控制回路，控制电路根据上述信息匹配出控制磁悬浮线圈的电流。本发明结构简单、可靠，定中精度高，定中阈值小。

Description

零长弹簧式重力仪的定中机构、定中安装方法及维持方法
技术领域
本发明专利属于精密仪器仪表领域，涉及零长弹簧式重力仪等精密重力测量元件，特别涉及一种零长弹簧式重力仪的无接触式定中机构。
背景技术
传统的零长弹簧式重力仪采用的是径向拉丝方案的定中结构，该种结构在大动态条件下取得了良好的定中效果，使得零长弹簧式重力仪在动态条件下的精度取得了长足的发展。随着科学技术的不断发展，对重力仪的分辨率和精度提出了更高的要求，该结构通过牺牲分辨率来达到径向的高刚度，该种思路已经不能满足重力仪对分辨率的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种零长弹簧式重力仪的定中机构、定中安装方及维持方法，该定中机构可提高零长弹簧式重力仪的精度和刚度、并降低定中阈值，该定中实现方法及定中维持方法易于实现、操作简单。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案为：
一种零长弹簧式重力仪的定中机构，其特征在于：包括径向磁悬浮定子机构、径向磁悬浮动子机构和磁悬浮外围控制电路；
所述径向磁悬浮定子机构整体与重力仪壳体固定连接，包括重力仪框架、上磁悬浮定子组件、下磁悬浮定子组件和力发生器定子组件，所述上磁悬浮定子组件、下磁悬浮定子组件和力发生器定子组件以同轴对中的方式由上至下依次固定安装于框架内腔中；
所述径向磁悬浮动子机构包括电容动极板、弹簧套筒、零长弹簧、上磁悬浮动子、下磁悬浮动子和力发生器转子；所述零长弹簧以同轴对中的方式设置于弹簧套筒内，所述电容动极板、上磁悬浮动子、下磁悬浮动子和力发生器转子以同轴对中的方式由上至下依次固定套装于弹簧套筒的外部；
所述径向磁悬浮动子机构以沿径向和轴向可移动的方式浮动安装于磁悬浮定子机构内，所述上磁悬浮定子组件与上磁悬浮动子配合构成上磁悬浮定子组件，所述下磁悬浮定子组件与下磁悬浮动子配合构成下磁悬浮定子组件，所述力发生器定子组件与力发生器转子配合构成力发生器部件；
所述磁悬浮外围控制电路用于检测磁悬浮定子组件与磁悬浮动子之间的气隙位移大小，将该信息反馈到控制回路，控制电路根据上述信息匹配出控制磁悬浮线圈的电流，进而调整磁悬浮定子组件与磁悬浮动子之间的定中用的电磁力。
进一步的：所述磁悬浮定子组件包括定子磁芯、定子钛套、磁悬浮线圈；定子钛套套装固定于定子磁芯的外部，在定子磁芯的内部设置有8个磁极，磁极外表面分别缠绕绝缘胶带；磁悬浮线圈的数量为4对，4对磁悬浮线圈以相邻两个磁极分组缠绕于定子磁芯的8个磁极，经定子磁芯、定子磁芯与磁悬浮动子之间的气隙和磁悬浮动子构成闭环磁回路；所述4对磁悬浮线圈公共端引出一个0接线柱端，0接线柱端接地，建立工作主磁场；4对磁悬浮线圈的另一端分别引出1、2、3、4接线柱端，1、2、3、4接线柱端同时接入电源正端；对应1、3接线柱端的2对磁悬浮线圈并接形成控制径向磁悬浮定子机构沿X轴方向移动的第一单自由度磁悬浮桥路，第一单自由度磁悬浮桥路上设置有检测动子与定子之间沿X轴方向气隙变化的输出电压VX；对应2、4接线柱端的2对磁悬浮线圈并接形成控制径向磁悬浮定子机构沿Y轴方向移动的第二单自由度磁悬浮桥路，第二单自由度磁悬浮桥路上设置有检测动子与定子之间沿Y轴方向气隙变化的输出电压VY。
一种零长弹簧式重力仪的定中安装方法，其特征在于，基于上述的零长弹簧式重力仪的定中机构，包括如下步骤：
S1安装径向磁悬浮定子机构；
先后将下磁悬浮定子组件和上磁悬浮定子组件分别从重力仪框架的上端口装入重力仪框架内设置的下限位台面处和上限位台面处，在装配过程中严格保证上、下磁悬浮定子组件的同轴度，装配到位后，对上下磁悬浮定子组件进行固定，固定方式采用尺寸配合和胶粘的方式：然后将连接磁悬浮线圈接线柱的引线贴在重力仪框架内壁进行引出；
S2安装径向磁悬浮动子机构：
先组装径向磁悬浮动子机构，其中上下磁悬浮动子用胶固定连接于弹簧套筒外，安装后要保证上下磁悬浮动子的圆度及两者的同轴度；然后将组装后的径向磁悬浮动子机构装入径向磁悬浮定子机构内；
S3连接控制线路进行对中调试，对中调试过程主要完成机械零位和电器零位的重合工作：
首选在第一单自由度磁悬浮桥路上和第二单自由度磁悬浮桥路上分别设置滑动变阻器；通过调整两个单自由度磁悬浮桥路上的滑动变阻器来实现径向磁悬浮动子机构沿X轴方向和Y轴方向的移动，该调整过程中应严格保持磁悬浮动子轴向方向绝对垂直，当机械零位和电器零位重合后，在两个单自由度磁悬浮桥路上各固定一对桥路电阻，认定该状态磁悬浮动子处于理想的工作位置，此时连接控制回路，调整控制回路的PID参数，使得在径向扰动条件下磁悬浮系统有理想的动态特性，满足重力仪对径向冲击的要求，此时完成了整个定中机构性能的实现；最后将力矩器转子的信号引线通过高刚度低干扰力矩的游丝引出。
一种零长弹簧式重力仪的定中维持方法，其特征在于，基于上述的零长弹簧式重力仪的定中机构，包括如下步骤：
S1控制信号提取：在零长弹簧式重力仪使用过程中，在两个单自由度磁悬浮桥路上输入交流电，提取输出电压VX和输出电压VY，并将两电压信号经过前置放大后输出给DSP；
S2信号处理：DSP将输入的两输出电压信号分别与对应的参考电压信号相比，当输入的电压信后与参考电压信号不一致时，DSP根据比对差值，匹配出对应的控制电流信号，经PWM输出，输出信号经功率放大后将给定的电流值加到磁悬浮定子组件中的磁悬浮线圈中，通过定子组件的磁通变化来实现径向磁悬浮动子的位移调整，实现零长弹簧式重力仪在径向干扰条件下的稳定可靠工作。
进一步的：采用时序控制策略，具体的：设定控制周期为15ms，设定第1ms提取磁悬浮线圈的交流信号作为位移信号，第2-14ms作为加力的时间，通过DSP输出的PWM信号通过功率放大器将整流后的直流电流施加到磁悬浮线圈中，实现了磁悬浮电磁力的实时调整，第15ms衰减加力信号，完成位移的提取，同时完成施加电磁力的功能。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本定中机构消除了传统拉丝定中系统轴向与径向的相互耦合，在实现精确定中的同时，为进一步降低弹性系统的轴向刚度提供了一种方案，该方案至少可将零长弹簧式重力仪的分辨率提升一个量级；
2、本定中机构采取的控制方式可根据重力仪对径向冲击的要求及时调整磁悬浮控制刚度，实现精确的在线调节，为零长弹簧式重力仪性能的提升提供了一种手段；
3、本定中机构中可实时监测磁悬浮桥路信号，该信号反应了零长弹簧式重力仪的径向磁悬浮动子机构的工作状态，有利于掌握重力仪活动部件在动态条件下的运动状态。
4、本定中机构较传统的定中方案结构简单、可靠，定中精度高，定中阈值小，便于弹簧式重力仪的小型化。
附图说明
图1是本发明零长弹簧式重力仪的定中机构的结构示意图；
图2是图1中径向磁悬浮定子机构的结构示意图；
图3是图2中上磁悬浮定子组件的结构示意图；
图4是图2中磁悬浮线圈的接线图；
图5是图1中径向磁悬浮动子机构的结构示意图；
图6是单自由度磁悬浮系统控制框图；
图7是以X轴控制方向为例的单自由度磁悬浮桥路图；
图8是重力仪定中机构外接控制线路原理示意图。
具体实施方式
下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种零长弹簧式重力仪的定中机构，该定中结构为无接触式磁悬浮定中机构，请参见图1-8，包括径向磁悬浮定子机构和径向磁悬浮动子机构和磁悬浮外围控制电路。
所述径向磁悬浮定子机构整体与重力仪壳体固定连接，包括重力仪框架1、上磁悬浮定子组件2、下磁悬浮定子组件3和力发生器定子组件4。所述上磁悬浮定子组件、下磁悬浮定子组件和力发生器定子组件以同轴对中的方式由上至下依次固定安装于框架内腔中。
所述径向磁悬浮动子机构包括电容动极板5、弹簧套筒9、零长弹簧7、上磁悬浮动子6、下磁悬浮动子9和力发生器转子10。所述零长弹簧以同轴对中的方式设置于弹簧套筒内，所述电容动极板、上磁悬浮动子、下磁悬浮动子和力发生器转子以同轴对中的方式由上至下依次固定套装于弹簧套筒的外部。径向磁悬浮动子机构中各部件严格同轴、对中装配，其中上下磁悬浮动子与弹簧套筒的安装必须依靠精确的工装来保证同轴度、同心度以及平行度。
所述磁悬浮动子机构以沿径向和轴向可移动的方式浮动安装于磁悬浮定子机构内，所述上磁悬浮定子组件与上磁悬浮动子配合构成上磁悬浮定子组件，所述下磁悬浮定子组件与下磁悬浮动子配合构成下磁悬浮定子组件，所述力发生器定子组件与力发生器转子配合构成力发生器部件。
所述磁悬浮外围控制电路用于检测磁悬浮定子组件与磁悬浮动子之间的气隙位移大小，将该信息反馈到控制回路，控制电路根据上述信息匹配出控制磁悬浮线圈的电流，进而调整磁悬浮定子组件与磁悬浮动子之间的定中用的电磁力。
该定中机构通过精确检测磁悬浮定子组件与磁悬浮动子之间的微小位移变化来实时调整磁悬浮定子与磁悬浮动子之间的作用力，进而来实现径向磁悬浮动子机构的精确定中，保证径向方向的定中效果，减小径向干扰对重力仪对轴向重力加速度的检测精度的影响。
由于从结构形式和工作原理来看，上磁悬浮定子组件和下磁悬浮定子组件基本相同。因此本文以上磁悬浮定子组件来介绍其工作原理和结构组成。如附图3所示，上磁悬浮定子组件包括定子磁芯2.2、定子钛套2.1、磁悬浮线圈2.3、密封胶及接线柱。如图4所示，磁悬浮定子磁芯共设计8个磁极，磁极外表面分别缠绕绝缘胶带，保证磁芯与线圈之间的绝缘效果。4对磁悬浮线圈分别按照图4的方式缠绕于定子磁芯8个磁极上，该接线方式有效避免了相邻磁极之间的相互干扰。每个线圈的匝数设计为280匝，4对磁悬浮线圈共组成两个磁悬浮回路，4对磁悬浮线圈公共端引出一个接线柱0，4对磁悬浮线圈的另一端分别引出1、2、3、4接线柱。1、3两端和2、4两端分别相对应X轴和Y轴方向，形成两个方向的两对磁悬浮拉力。由于X轴方向和Y轴方向的工作原理相同，下文主要针对X轴方向及X轴单自由度磁悬浮控制系统工作原理为例进行描述，图6是单自由度磁悬浮控制系统框图。磁悬浮线圈1.2.3.4端同时接入电源正端，0端接地建立工作主磁场，经定子磁芯、定子磁芯与动子之间的气隙和磁悬浮动子构成闭环磁回路。如图7所示，X轴方向两对磁悬浮线圈组成一个桥路，该桥路中气隙的大小反映了磁悬浮动子在X轴方向的位移变化，通过检测该桥路的输出电压Vx可以得出磁悬浮动子与定子之间气隙的变化，也是径向磁悬浮动子机构在X轴方向的运动情况，根据控制回路所反馈的位移信号实时调整磁悬浮线圈中的工作电流可以实时保证磁悬浮动子与定子之间的气隙的稳定性，即实时保证重力仪动子部件处于机械中心，达到精确定中的目的。
根据图4中的接线方式，可以得出磁悬浮定中系统在工作中的电磁力的变化公式如下：
根据电磁场中力的计算公式，作用在磁悬浮动子上的瞬时恢复力为：
Figure GDA0003696177340000051
φ1、φ2为两端磁极下的瞬时磁通量
N为线圈匝数；
A为气隙横截面积；
g0为动子定中心时的气隙长度；
x为磁悬浮动子相对于中心位置的位移；
i1为一边线圈的控制电流；i2为对应边线圈的控制电流；
由于本发明采用单边拉力的工作方式，故电磁力可以简化为如下形式：
Figure GDA0003696177340000052
其中I0为静态工作电流；
忽略高次微小量影响，把(2)式展开可以得到：
fr＝Pi*i+Px*x (3)
其中
Figure GDA0003696177340000061
称之为电流力系数，
Figure GDA0003696177340000062
称之为位移力系数。根据运动学理论可以得到理想条件下的平衡方程为：
Figure GDA0003696177340000063
其中m为重力仪动子质量，B为阻尼系数,设定有干扰力Fd作用于被控对象，则联立(3)，(4)可以得到如下模型方程式：
Figure GDA0003696177340000064
ms2X(s)+BsX(s)＝Pi*Gc(s)X(s)+PxX(s)+Fd(s) (5)
所对应单自由度系统控制框图如图6所示。其中控制方框图中，AMP为系统功放部分，Ks为位移传感器放大部分。
从公式(1)(2)(3)可知，本发明所设计的电磁力需要重力仪对径向干扰的需求来设定，所设计电磁力的刚度系数需满足在最大径向冲击条件下，磁悬浮动子由于惯性不得触碰磁悬浮定子磁芯表面。因此，根据重力仪对径向冲击响应的要求，本发明所设计的结构参数如下。根据对高动态性能的要求，定子磁芯材料选择高初始磁导率、低损耗的热等静压成型的铁氧体，所设计的8极结构形式同时满足径向各个方向的干扰在可控范围内，定子磁芯磁极面积根据结构形式进行综合考虑，一是满足磁悬浮定中刚度的需要，同时满足线圈能够充分填充，定子磁芯的厚度选择9mm,比磁悬浮动子厚度多2mm,这样做的目的是为了防止漏磁产生，同时需注意定子结构严格保持对称，这样定中效果会最优。线圈匝数根据品质系数18-22的要求设定为280,线径选择0.1mmQZ漆包圆铜线，尽可能增加窗口的填充率，提升品质因数。气隙长度设计为0.3mm,按照径向冲击0.1g的设计需求设计相应线圈中的工作电流值。4对线圈按照图4所绕制的方向装入磁悬浮定子磁芯上，并进行灌封胶密封处理，保证线圈工作状态稳定可靠。4对线圈的阻值差值应该≤1％，该参数直接影响定中效果。磁悬浮动子采用同样的铁氧体材料。该种材料性能优良，材料相对致密，具备一定的可加工性，可采用磨加工的方式进行加工，能够满足磁悬浮定中系统对形位精度的高要求。
零长弹簧式重力仪定中机构外接控制线路示意图如图8所示，图中桥路信号实时反映磁悬浮定子与动子之间气隙的变化，当受到外界冲击时，磁悬浮气隙长度发生变化，图7中桥路输出会发生变化，该信号通过前置放大后给到F28335型的DSP芯片中，DSP通过设定的目标值给出特定的PWM输出信号，该信号通过功率放大器将给定的电流值加到磁悬浮定子组件中的磁悬浮线圈中，此时定子组件中的磁通发生变化，磁悬浮定子与动子之间的电磁力发生变化，磁悬浮定子会根据位移变化的方向吸引磁悬浮动子使之朝着预想的方向移动，从而抵抗外界冲击对重力仪动子的影响，实现零长弹簧式重力仪在径向干扰条件下的稳定可靠工作。
基于上述的零长弹簧式重力仪的无接触式定中机构，通过如下方法实现定中安装：
步骤一：先安装径向磁悬浮定子机构：先后将下磁悬浮定子组件和上磁悬浮定子组件分别从重力仪框架的上端口装入重力仪框架内设置的下限位台面处和上限位台面处，在装配过程中严格保证上、下磁悬浮定子组件的同轴度，装配到位后，对上下磁悬浮定子组件进行固定，固定方式采用尺寸配合和胶粘的方式；然后将连接磁悬浮线圈接线柱的引线贴在框架内壁进行引出。从图2可以看出上磁悬浮定子组件中的定子钛套比下磁悬浮定子组件中的定子钛套厚，这样实现了上下磁悬浮定子组件的顺利装配，上下磁悬浮定子组件的其他尺寸保持一致，装配中严格保证其同轴度、同心度等形位精度要求。
步骤二：安装径向磁悬浮动子机构：先组装径向磁悬浮动子机构，其中上下磁悬浮动子用胶固定连接于弹簧套筒外，安装后要保证上下磁悬浮动子的圆度及两者的同轴度；然后将组装后的径向磁悬浮动子机构装入径向磁悬浮定子机构内；
步骤三：连接控制线路进行对中调试，对中调试过程主要完成机械零位和电器零位的重合工作：
首选在第一单自由度磁悬浮桥路上和第二单自由度磁悬浮桥路上分别设置滑动变阻器；通过调整两个单自由度磁悬浮桥路上的滑动变阻器来实现径向磁悬浮动子机构沿X轴方向和Y轴方向的移动，该调整过程中应严格保持磁悬浮动子轴向方向绝对垂直，当机械零位和电器零位重合后，在两个单自由度磁悬浮桥路上各固定一对桥路电阻，认定该状态磁悬浮动子处于理想的工作位置，此时连接控制回路，调整控制回路的PID参数，使得在径向扰动条件下磁悬浮系统有理想的动态特性，满足重力仪对径向冲击的要求，此时完成了整个定中机构性能的实现；最后将力矩器转子的信号引线通过高刚度低干扰力矩的游丝引出，保证对重力测量的影响最小。
基于上述的零长弹簧式重力仪的无接触式定中机构，通过如下方法实现定中维持：
S1控制信号提取：在零长弹簧式重力仪使用过程中，在两个单自由度磁悬浮桥路上输入交流电，提取输出电压VX和输出电压VY，并将两电压信号经过前置放大后输出给DSP；
S2信号处理：DSP将输入的两输出电压信号分别与对应的参考电压信号相比，当输入的电压信后与参考电压信号不一致时，DSP根据比对差值，匹配出对应的控制电流信号，经PWM输出，输出信号经功率放大后将给定的电流值加到磁悬浮定子组件中的磁悬浮线圈中，通过定子组件的磁通变化来实现径向磁悬浮动子的位移调整，实现零长弹簧式重力仪在径向干扰条件下的稳定可靠工作。
在重力仪定中机构的工作过程中，磁悬浮线圈不仅作为定中机构中的位移敏感单元，同时也作为施加电磁力的执行单元，因此在控制系统设计中采用了时序控制的控制策略。按照设计的15ms的加力周期，设定第1ms提取磁悬浮线圈的交流信号作为位移信号，第2-14ms作为加力的时间，通过DSP输出的PWM信号通过功率放大器将整流后的直流电流施加到磁悬浮线圈中，实现了磁悬浮电磁力的实时调整，第15ms衰减加力信号，这样既完成了位移的提取，同时完成了施加电磁力的功能，实际效果证明该控制策略可稳定实现重力仪动子机构的稳定悬浮，同时也进一步降低了定中机构的体积。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和图所公开的内容。

Claims (4)

1.一种零长弹簧式重力仪的定中机构，其特征在于：包括径向磁悬浮定子机构和径向磁悬浮动子机构和磁悬浮外围控制电路；
所述径向磁悬浮定子机构整体与重力仪壳体固定连接，包括重力仪框架、上磁悬浮定子组件、下磁悬浮定子组件和力发生器定子组件，所述上磁悬浮定子组件、下磁悬浮定子组件和力发生器定子组件以同轴对中的方式由上至下依次固定安装于框架内腔中；
所述径向磁悬浮动子机构包括电容动极板、弹簧套筒、零长弹簧、上磁悬浮动子、下磁悬浮动子和力发生器转子；所述零长弹簧以同轴对中的方式设置于弹簧套筒内，所述电容动极板、上磁悬浮动子、下磁悬浮动子和力发生器转子以同轴对中的方式由上至下依次固定套装于弹簧套筒的外部；
所述径向磁悬浮动子机构以沿径向和轴向可移动的方式浮动安装于径向磁悬浮定子机构内，所述上磁悬浮定子组件与上磁悬浮动子配合构成上磁悬浮定中部件，所述下磁悬浮定子组件与下磁悬浮动子配合构成下磁悬浮定中部件，所述力发生器定子组件与力发生器转子配合构成力发生器部件；
所述磁悬浮外围控制电路用于检测磁悬浮定子组件与磁悬浮动子之间的气隙位移大小，将该信息反馈到控制回路，控制回路根据上述信息匹配出控制磁悬浮线圈的电流，进而调整磁悬浮定子组件与磁悬浮动子之间的定中用的电磁力；
所述上磁悬浮定子组件和下磁悬浮定子组件结构相同，均包括定子磁芯、定子钛套、磁悬浮线圈；定子钛套套装固定于定子磁芯的外部，在定子磁芯的内部设置有8个磁极，磁极外表面分别缠绕绝缘胶带；磁悬浮线圈的数量为4对，4对磁悬浮线圈以相邻两个磁极为一组分别缠绕于定子磁芯的8个磁极， 经定子磁芯、定子磁芯与磁悬浮动子之间的气隙和磁悬浮动子构成闭环磁回路；所述4对磁悬浮线圈公共端引出一个0接线柱端，0接线柱端接地，建立工作主磁场；4对磁悬浮线圈的另一端分别引出1、2、3、4接线柱端，1、2、3、4接线柱端同时接入电源正端；对应1、3接线柱端的2对磁悬浮线圈并接形成控制径向磁悬浮定子机构沿X轴方向移动的第一单自由度磁悬浮桥路，第一单自由度磁悬浮桥路上设置有检测动子与定子之间沿X轴方向气隙变化的输出电压VX；对应2、4接线柱端的2对磁悬浮线圈并接形成控制径向磁悬浮定子机构沿Y轴方向移动的第二单自由度磁悬浮桥路，第二单自由度磁悬浮桥路上设置有检测动子与定子之间沿Y轴方向气隙变化的输出电压VY。
2.一种基于如权利要求1所述的零长弹簧式重力仪的定中机构的定中安装方法，包括如下步骤：
S1安装径向磁悬浮定子机构；
先后将下磁悬浮定子组件和上磁悬浮定子组件分别从重力仪框架的上端口装入重力仪框架内设置的下限位台面处和上限位台面处，在装配过程中严格保证上、下磁悬浮定子组件的同轴度，装配到位后，对上、下磁悬浮定子组件进行固定，固定方式采用尺寸配合和胶粘的方式：然后将连接磁悬浮线圈接线柱的引线贴在重力仪框架内壁进行引出；
S2安装径向磁悬浮动子机构：
先组装径向磁悬浮动子机构，其中上、下磁悬浮动子用胶固定连接于弹簧套筒外，安装后要保证上、下磁悬浮动子的圆度及两者的同轴度；然后将组装后的径向磁悬浮动子机构装入径向磁悬浮定子机构内；
S3连接控制线路进行对中调试，对中调试过程主要完成机械零位和电器零位的重合工作：
首选在第一单自由度磁悬浮桥路上和第二单自由度磁悬浮桥路上分别设置滑动变阻器；通过调整两个单自由度磁悬浮桥路上的滑动变阻器来实现径向磁悬浮动子机构沿X轴方向和Y轴方向的移动，该调整过程中应严格保持磁悬浮动子轴向方向绝对垂直，当机械零位和电器零位重合后，在两个单自由度磁悬浮桥路上各固定一对桥路电阻，则认定磁悬浮动子处于理想的工作位置，此时连接控制回路，调整控制回路的PID参数，使得在径向扰动条件下磁悬浮系统有理想的动态特性，满足重力仪对径向冲击的要求，此时完成了整个定中机构性能的实现；最后将力矩器转子的信号引线通过高刚度低干扰力矩的游丝引出。
3.一种基于如权利要求1所述的零长弹簧式重力仪的定中机构的定中维持方法，包括如下步骤：
S1控制信号提取：在零长弹簧重力仪使用过程中，在两个单自由度磁悬浮桥路上输入交流电，提取输出电压VX和输出电压VY，并将两电压信号经过前置放大后输出给DSP；
S2信号处理：DSP将输入的两输出电压信号分别与对应的参考电压信号相比，当输入的电压信后与参考电压信号不一致时，DSP根据比对差值，匹配出对应的控制电流信号，经PWM输出，输出信号经功率放大后将给定的电流值加到磁悬浮定子组件中的磁悬浮线圈中，通过定子组件的磁通变化来实现径向磁悬浮动子的位移调整，实现零长弹簧重力仪在径向干扰条件下的稳定可靠工作。
4.根据权利要求3所述的定中维持方法，其特征在于：采用时序控制策略，具体的：设定控制周期为15ms，设定第1ms提取磁悬浮线圈的交流信号作为位移信号，第2-14ms作为加力的时间，通过DSP输出的PWM信号通过功率放大器将整流后的直流电流施加到磁悬浮线圈中，实现了磁悬浮电磁力的实时调整，第15ms衰减加力信号，完成位移的提取，同时完成施加电磁力的功能。
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