CN114964577B - 一种光纤扭秤微推力测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤扭秤微推力测量装置及方法，装置包括：扭秤模块和光学测量模块；扭秤模块包括真空光纤导引、光纤光栅法布里珀罗微结构、光纤悬丝、配重、推进器、秤杆和真空腔；光纤光栅法布里珀罗微结构刻蚀在所述光纤悬丝上，真空光纤导引用于将激光引入到真空腔内的光纤中；推进器用于产生推力，光纤悬丝在推力作用下扭转一定的角度，光纤光栅法布里珀罗微结构用于传感光纤悬丝扭转时产生的本征双折射变化；光学测量模块用于通过测量光纤悬丝的本征双折射变化获得扭秤的扭转角度。本发明采用的光纤悬丝集悬挂和扭转测量为一体，可以解决传统扭秤结构的推力测量装置中利用扭转角度测量推力精度低、操作困难、安装复杂的缺点。
Description
技术领域
本发明属于弱力测量技术领域，更具体地，涉及一种光纤扭秤微推力测量装置及方法。
背景技术
微牛量级推进器在卫星的无托曳控制以及编队飞行和相对位置保持控制方面具有重要应用。推力测量装置可以对推进器的推力进行精确测量，在推进器的性能表征和实际应用中具有重要意义。近年来国内外发展出多种推进器推力测量技术，例如扭秤结构、天平结构、单摆结构、双摆结构等等。扭秤作为一种有效的弱力测量工具被广泛应用于精密测量领域，随着推进器质量和体积的小型化，扭秤结构被越来越多的用于推进器测量实验中。
在以往基于扭秤结构的推力测量系统中，需要用到自准直仪、激光位移传感器、电容传感器等角度测量系统来计算推力大小。在实际应用中，扭秤通常放置于真空系统中，放置在真空系统外部的光学角度测量装置必须通过真空法兰窗口将激光入射到具有一定反射率的秤杆上才能对扭转角度进行精确测量，这增加了实际操作的难度，同时也对测量系统的集成化以及噪声处理有了更高的要求。电容传感器虽然具有集成度高的优点，但是角度测量的动态范围和灵敏度相互制约且存在静电力和电磁干扰等问题。
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光纤扭秤推力测量装置及方法，旨在解决现有技术中利用钨丝扭秤结构导致测量装置复杂且测量精度低的问题。
本发明提供了一种光纤扭秤微推力测量装置，包括：扭秤模块和光学测量模块；扭秤模块包括真空光纤导引、光纤光栅法布里珀罗微结构、光纤悬丝、配重、推进器、秤杆和真空腔；光纤光栅法布里珀罗微结构刻蚀在光纤悬丝上，光纤悬丝的一端与真空光纤导引连接，光纤悬丝的另一端与秤杆的中心相连，秤杆的一端附着有配重，秤杆的另一端与推进器连接；光纤悬丝用于悬挂配重、推进器和秤杆，且光纤悬丝、配重、推进器和秤杆均设置在真空腔内，且真空光纤导引设置在真空腔上方，用于将激光引入到真空腔内的光纤中；推进器用于产生推力，光纤悬丝在推力作用下扭转一定的角度，光纤光栅法布里珀罗微结构用于传感光纤悬丝扭转时产生的本征双折射变化；光学测量模块与扭秤模块连接，用于通过测量光纤悬丝的本征双折射变化获得扭秤的扭转角度。
更进一步地，光纤悬丝为刻写有光纤光栅法布里-珀罗微结构的单模光纤或低双折射保偏光纤，其材料为二氧化硅，直径范围为(30～125)μm，长度范围为0.1m～3m，中心波长为1550nm。
更进一步地，秤杆为扭秤结构，且与光纤悬丝垂直设置，用于连接推进器和配重并使得使推进器和配重处于平衡状态，便于推力的测量。
其中，秤杆的材料可以为合金铝材或石英玻璃。
更进一步地，光学测量模块中的测量光路集成为一体，且设置在远离所述扭秤模块的位置，防止对扭秤模块产生干扰。
更进一步地，光学测量模块包括激光器、电光调制器、光纤环行器、偏振控制器、光电探测器、混频器、信号发生器、低通滤波器、数据采集单元和PID反馈单元；激光器的激光输出端与电光调制器的光输入端连接，电光调制器的光输出端与光纤环行器的第一端口相连，光纤环行器的第二端口通过所述偏振控制器与扭秤模块相连，光纤环行器的第三端口与光电探测器的光输入端连接，光电探测器电输出端与所述混频器的第一端口相连；混频器的第二端口与信号发生器的输入端连接，信号发生器的输出端与电光调制器的电学端口连接，混频器的第三端口与低通滤波器的输入端连接，低通滤波器的输出端与数据采集单元的输入端连接，数据采集单元的输出端与PID反馈单元的输入端连接，PID反馈单元的输出端连接至所述激光器的输入控制端；激光器用于输出波长为1550nm的单频连续激光；所述电光调制器用于对所述单频连续激光进行相位调制并输出带有两个幅度相同且相位相反调制边带的光束；光纤环行器用于传输光，光束由其第一端口进入并经过第二端口后由第三端口输出；偏振控制器用于阻断光纤中与测量无关的其他偏振光；光电探测器用于接收光纤环形器第三端口输出的光信号，并将光信号转换为射频域信号；混频器和低通滤波器用于将光电探测器输出的射频域信号进行解调并获得与测量相关的误差信号；所述信号发生器用于驱动电光调制器和混频器；数据采集单元用于对射频域信号进行接收和处理；PID反馈单元对数据采集单元输出的信号进行接收，并根据误差信号对激光器的激光频率进行调整。
更进一步地，扭秤模块还包括第一法兰和第二法兰；光纤悬丝的一端通过第一法兰与真空光纤导引相连，光纤悬丝的另一端通过第二法兰与秤杆的中心相连。
更进一步地，第一法兰和第二法兰为光纤法兰，且使用粘胶或机械结构进行固定。
本发明还提供了一种基于上述的光纤扭秤微推力测量装置实现的测量方法，包括下述步骤：
S1当所述推进器未产生推力时，通过光学测量模块获取数据采集单元所测得的参考误差曲线，并读取两个偏振态的参考误差信号间隔；
S2当测量推力时，通过光学测量模块获取数据采集单元所测得的实测误差曲线，读取两个偏振态的实测误差信号间隔，对所述实测误差曲线与参考误差曲线进行互相关运算，并通过对比实测误差信号间隔与参考误差信号间隔的差值获得推进器产生的推力。
更进一步地，在步骤S1之前还包括：在进行测量之前，利用PID反馈单元将初始测量信号处理后调整激光器的工作频率，防止测量时激光器扫描过长，产生扫描非线性的问题影响测量精度。
总体而言，本发明相比以往的扭秤推力测量技术而言有以下优点：
(1)在以往的扭秤推力测量结构中，所采用的悬丝为钨丝、二氧化硅玻璃丝等，仅起到悬挂和扭转作用，测量时还需要增加角度测量装置，无法实现对悬丝扭转角度的直接测量，测量精度也受到角度测量装置的影响。本发明使用光纤悬丝来代替传统扭秤的悬挂细丝，光纤悬丝集悬挂、扭转和测量为一体，可以实现对悬丝扭转角度的直接测量，大幅降低了扭秤在测量物理效应时的操作难度和系统复杂度。
(2)本发明所采用的光学测量模块，利用PDH方法测量悬丝扭转产生的双折射变化，实现了对悬丝本身属性的测量；测量获取系统无推力时的参考误差曲线以及有推力时的实测误差曲线，对实测误差曲线与参考误差曲线进行互相关运算，可以补偿温度漂移等噪声信号，因此，悬丝扭转角度的测量有较高精度。利用PID反馈单元将初始测量误差信号处理后，调整激光器的工作频率，防止测量时激光器扫描过长，产生扫描非线性的问题影响测量精度。
(3)本发明利用光纤传感器可远程测量的优点，将光学测量模块放置在远离扭秤处，降低测量系统对待测物理效应的影响，同时摆脱了以往测试系统外置角度测量装置的集成安装问题，使得测量系统更为简单，且体积更小。在微小卫星以及弱力测量系统中的应用有更大便利。
(4)本发明提出了一种新的测量方法，扭秤结构中的扭丝在推进器推力作用下扭转，通过测量扭转角度的方法来测量微推力，可以实现直接测量，对比其他标定测量的方法，这种测量方法不仅具有亚微牛量级的测量精度，而且其结构简单易操作，测量结果真实可信。
附图说明
图1是本发明实施例提供的光纤扭秤微推力测量装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的光纤扭秤微推力测量装置中光学测量模块的结构示意图；
图3中(a)是本发明实施例的不同扭转角度下，两个偏振模式的误差信号；(b)是本发明实施例的不同扭转角度下，两个偏振模式的互相关信号；
其中，1为扭秤模块，2为光学测量模块，3为真空光纤导引，4为第一法兰，5为光纤光栅法布里珀罗微结构，6为光纤悬丝，7为第二法兰，8为配重，9为推力器，10为秤杆，11为真空腔，12为激光器，13为相位调制器，14为环形器，15为偏振控制器，16为光电探测器，17为混频器，18为信号发生器，19为低通滤波器，20为数据处理系统，21为PID反馈单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明基于光纤的材料及传感特性，提供了一种光纤扭秤推力测量装置及方法，可以解决现有技术中利用扭秤结构测量精度低、装置安装操作困难和易对推力测量产生干扰和噪声等问题。
为了便于说明本发明实施例提供的光纤扭秤推力测量装置，现参照附图1和图2并结合具体实例详述如下：
光纤扭秤推力测量装置包括：扭秤模块1和光学测量模块2；扭秤模块1用于推力传感，推进器工作时产生推力，导致光纤悬丝扭转产生一定角度，其本征双折射发生变化；光学测量模块2用于光纤悬丝本征双折射的测量，得到扭秤的扭转角度。
其中，扭秤模块1包括：真空光纤导引3、光纤光栅法布里珀罗微结构5、光纤悬丝6、配重8、推进器9、秤杆10和真空腔11；真空光纤导引3设置在真空腔11上，用于将激光引入到真空腔11内的光纤中；光纤悬丝6的一端与真空光纤导引3连接，光纤悬丝6的另一端与秤杆10的中心相连，秤杆10的一端附着有配重8，秤杆10的另一端与推进器9连接。推进器9为推力产生装置，推进器工作时产生推力，使得扭秤中光纤悬丝扭转；秤杆10为扭秤结构部件，用于连接推进器和配重，使二者处于平衡状态，以便于推力的测量。光纤光栅法布里珀罗微结构5刻蚀在光纤悬丝6上，光纤悬丝6具有悬挂配重8、推进器9和秤杆10的作用；推进器9工作时产生推力，光纤悬丝6会扭转一定的角度；光纤悬丝内部刻写的光纤光栅法布里珀罗微结构5可以传感光纤悬丝扭转产生的本征双折射变化，用于扭转角度的测量。
作为本发明的一个实施例，光纤悬丝6可以为单模光纤或低双折射保偏光纤，其材料为二氧化硅，直径范围为(30～125)μm，长度范围为0.1m～3m。
在本发明实施例中，扭秤模块1还包括：第一法兰4和第二法兰7，光纤悬丝6的一端通过第一法兰4与真空光纤导引3的一端相连，光纤悬丝6的另一端通过第二法兰7与秤杆10的中心相连，其中，第一法兰4和第二法兰7均使用环氧树脂或机械结构进行固定，从而形成一个刚性结构，刚性结构可以减少推力传感过程中的损耗，防止因结构不稳定、连接不稳固对推力测量结果造成影响。
其中，光学测量模块2利用PDH方法可以实现对光纤悬丝扭转角度的精确测量；光学测量模块2包括：激光器12、电光调制器13、光纤环行器14、偏振控制器15、光电探测器16、混频器17、信号发生器18、低通滤波器19、数据采集单元20和PID反馈单元21；
激光器12的激光输出端与电光调制器13的光输入端连接，电光调制器13的光输出端与光纤环行器14的第一端口相连，光纤环行器14的第二端口通过偏振控制器15与扭秤模块1相连，光纤环行器14的第三端口与光电探测器16的光输入端连接，光电探测器16电输出端与混频器17的第一端口相连；混频器17的第二端口与信号发生器18的输入端连接，信号发生器18的输出端与电光调制器13的电学端口连接，混频器17的第三端口与低通滤波器19的输入端连接，低通滤波器19的输出端与数据采集单元20的输入端连接，数据采集单元20的输出端与PID反馈单元21的输入端连接，PID反馈单元21的输出端连接至激光器12的输入控制端。
激光器12用于输出波长为1550nm的单频连续激光；电光调制器13用于对激光进行相位调制，调制后输出带有两个幅度相同、相位相反调制边带的光束；光纤环行器14具有传输光的作用，光束由第一端口进入，经过第二端口之后，由第三端口输出；偏振控制器15用于阻断光纤中与测量无关的其他偏振光；光电探测器16用于接收光纤环形器14第三端口输出的光信号，并把光信号转换为射频域信号；混频器17和低通滤波器19用于将光电探测器16输出的射频域信号进行解调，得到与测量相关的误差信号；信号发生器18具有驱动电光调制器13和混频器17的作用；数据采集单元20用于对射频域信号进行接收和处理；PID反馈单元21对数据采集单元20输出的信号进行接收，同时根据误差信号对激光器12的激光频率进行调整。
工作时，激光器12输出光经电光调制器13作用后产生调制光束，调制光束经光纤环形器14和偏振控制器15进入扭秤模块1，获得具有光纤悬丝双折射改变量的信号光束，信号光束由光电探测器16转换为射频信号，经混频器17和低通滤波器19得到待测误差信号，由数据采集单元20接收和处理，PID反馈单元21可根据数据采集单元20的信号调整激光器12的输出光频率。
本发明实施例中光纤扭秤推力测量装置的工作原理为：在扭秤模块1中，推进器9工作时产生推力，推力产生的力矩使得扭秤秤杆10在水平方向旋转，光纤悬丝6在推力力矩的作用下偏转一定角度产生与推力平衡的回复力，光纤悬丝6偏转力矩与推力力矩相等，同时光纤悬丝6的转动会导致其本征双折射发生变化。光学测量模块2测量到两个偏振态的误差信号间隔产生变化，采用互相关算法对比实测误差信号间隔与参考误差信号间隔的差值，由光纤双折射系数的变化得到了光纤悬丝的扭转角度，进而得到推进器推力的大小。
本发明针对现有扭秤微推力测量精度较低、装置操作复杂、易对扭秤模块产生影响以及集成安装困难的问题，提出了一种光纤扭秤微推力测量装置。
为了更进一步的说明本发明实施例提供的光纤扭称微推力测量装置及测量方法，现从原理层面证明本发明的可行性，并结合具体应用实例详述本发明的测量装置确实可以测量μN量级的推力。
如图1所示，光纤扭秤微推力测量装置包括扭秤模块1和光学测量模块2；扭秤模块1包括真空光纤导引3、第一法兰4、光纤光栅法布里珀罗微结构5、光纤悬丝6、第二法兰7、配重8、推力器9、秤杆10、真空腔11。光纤悬丝6的上端通过第一法兰4与真空光纤导引3的一端相连，光纤悬丝6的下端通过第二法兰7与秤杆10相连，秤杆10左侧附有配重8，秤杆右侧与推力器9连接，配重和推力器对称地连接在秤杆两侧，使得秤杆处于平衡状态，此外为了使结构更加稳定，在第一法兰4和第二法兰7的连接处均通过环氧树脂进行固定。光纤悬丝6为含有光纤光栅法布里珀罗微结构5的单模光纤，其材料为二氧化硅。含有光纤光栅法布里珀罗微结构5的光纤悬丝6、第一法兰4、第二法兰7、配重8、推力器9、秤杆10均置于真空腔11内。真空光纤导引3的另一端与光学测量模块2相连。
如图2所示，光学测量模块中激光器12与电光调制器13的光纤端口、光纤环形器14的第一端口依次相连，光纤环行器14的第二端口与偏振控制器15、扭秤模块1依次相连，光纤环行器14的第三端口与光电探测器16、混频器17的第一端口相连。电光调制器13的电学信号端口与信号发生器18、混频器17的第二端口依次相连。混频器17的第三端口与低通滤波器19、数据采集单元20依次相连，数据采集单元20通过PID反馈单元21与激光器12相连。
扭秤模块1中推力器9工作时产生推力，推力产生的力矩使得扭秤秤杆10旋转，同时光纤悬丝6在推力力矩的作用下偏转一定角度产生与推力平衡的回复力，悬丝偏转力矩与推力力矩相等，由力矩平衡方程可以得到推力器推力大小与光纤悬丝扭转角度的关系如下：
其中F为推力器9推力大小，G为扭秤中光纤悬丝6的剪切弹性模量，IP为扭秤中光纤悬丝6的截面极惯性矩，Δω为光纤悬丝6扭转角度大小，L为光纤悬丝6长度，即第一法兰4到第二法兰7之间的距离，l为秤杆10的有效半臂长。
光纤悬丝截面极惯性矩由下式确定：
其中R为光纤悬丝的半径。
上面所述内容给出了扭秤模块1中推力器9推力与光纤悬丝6扭转角度的关系，与此同时，光纤悬丝6的扭转也会导致其光纤光栅法布里珀罗微结构5双折射系数的变化。
当推力器9产生推力导致秤杆10发生转动时，秤杆10的转动会使光纤悬丝6发生扭转，产生一定的扭转角度Δω，导致光纤光栅法布里珀罗微结构5的双折射系数发生变化，光纤悬丝6的扭转角度Δω与两偏振态的双折射系数变化之间的关系为：
其中B0为光纤的固有双折射，Δω为光纤悬丝的扭转角度，g为由实验测得的比例系数，z为悬丝扭转长度。
与此同时，上述光纤光栅法布里珀罗微结构5的双折射系数变化会引起两个偏振态谐振频率的变化，光纤光栅法布里珀罗微结构5的两个偏振态对应的谐振频率分别为：
光纤光栅法布里珀罗微结构5的两偏振态谐振频率差可以写为：
其中c为光速，B＝neff,x-neff,y为两偏振态的折射率差，n0为光纤平均折射率，λ为激光平均布拉格波长。
光纤光栅法布里珀罗微结构5的双折射系数变化会引起两偏振态谐振频率差的变化，该变化将导致光学测量模块2输出的x偏振态和y偏振态误差信号发生偏移。根据互相关算法，可计算二者误差信号偏移量之差与谐振频率差之间的关系为：
Δf＝(ΔN/fs)·γ (7)
其中ΔN为两个偏振态误差信号偏移量之差，fs为采样率，γ为激光器的扫频速度。
结合(3)、(6)和(7)式可进一步得到两偏振态误差信号偏移量之差与双折射系数之间的关系，也即互相关峰值变化量ΔN与光纤悬丝扭转角度Δω之间的具体关系式为：
因此，通过光学测量模块2得到互相关峰的值N，可以由上式计算得到悬丝扭转角度Δω的大小。结合(1)、(2)和(8)式得到推进器的推力大小。
在本发明实施例中，光纤悬丝6为刻写有带宽为0.25nm、自由光谱范围为4pm、峰值反射率为99.5％的光纤光栅法布里-珀罗微结构的单模光纤，其内部两个FBG腔间距20cm，材料为二氧化硅，直径D＝125μm，长度L＝1m；秤杆10为合金铝材方形金属块，秤杆有效半臂长l＝140mm。光纤悬丝6的剪切弹性模量G＝22GPa，激光器12的平均波长设置为λ＝1550nm，信号发生器16的输出电信号频率为2MHz，扭转长度为1m，扭转系数g＝0.08，光纤平均折射率n0＝1.46，采样率fs＝200MS/s，初始双折射B0＝2.3×10-7，激光器扫频速度6×1010Hz/s。当推进器产生0.5μN的推力时，扭转角度变化值为7.6°(即0.1328弧度)时，x偏振态与y偏振态的误差信号间隔的理论值为ΔN＝5175。图3(a)和(b)分别表示不同推力下的误差信号和互相关峰位置。如图3(a)所示，当推力0.5μN时，扭转角度从0°变化到7.6°，x偏振态与y偏振态的误差信号的间隔从N1＝101543变化到N2＝96342，由互相关算法得到，互相关峰偏移量为ΔN′＝5201，与理论计算一致。说明本发明提出的光纤扭秤推力测量装置可以测量μN量级的推力。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，包括：扭秤模块(1)和光学测量模块(2)；
所述扭秤模块(1)包括真空光纤导引(3)、光纤光栅法布里珀罗微结构(5)、光纤悬丝(6)、配重(8)、推进器(9)、秤杆(10)和真空腔(11)；
所述光纤光栅法布里珀罗微结构(5)刻蚀在所述光纤悬丝(6)上，所述光纤悬丝(6)的一端与所述真空光纤导引(3)连接，所述光纤悬丝(6)的另一端与秤杆(10)的中心相连，所述秤杆(10)的一端附着有所述配重(8)，所述秤杆(10)的另一端与推进器(9)连接；所述光纤悬丝(6)用于悬挂所述配重(8)、所述推进器(9)和所述秤杆(10)，且所述光纤悬丝(6)、所述配重(8)、所述推进器(9)和所述秤杆(10)均设置在所述真空腔(11)内，且所述真空光纤导引(3)设置在所述真空腔(11)上方，用于将激光引入到所述真空腔(11)内的光纤中；
所述推进器(9)用于产生推力，所述光纤悬丝(6)在所述推力作用下扭转一定的角度，所述光纤光栅法布里珀罗微结构(5)用于传感光纤悬丝扭转时产生的本征双折射变化；
所述光学测量模块(2)与所述扭秤模块(1)连接，用于通过测量光纤悬丝的所述本征双折射变化获得扭秤的扭转角度。
2.如权利要求1所述的光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，所述光纤悬丝(6)为刻写有光纤光栅法布里-珀罗微结构的单模光纤或低双折射保偏光纤，其材料为二氧化硅，直径范围为(30～125)μm，长度范围为0.1m～3m，中心波长为1550nm。
3.如权利要求1所述的光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，所述秤杆(10)为扭秤结构，且与所述光纤悬丝(6)垂直设置，用于连接所述推进器(9)和所述配重(8)并使得使所述推进器(9)和所述配重(8)处于平衡状态，便于推力的测量。
4.如权利要求3所述的光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，所述秤杆(10)的材料为合金铝材或石英玻璃。
5.如权利要求1-4任一项所述的光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，所述光学测量模块(2)中的测量光路集成为一体，且设置在远离所述扭秤模块(1)的位置，防止对所述扭秤模块(1)产生干扰。
6.如权利要求1-4任一项所述的光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，所述光学测量模块(2)包括激光器(12)、电光调制器(13)、光纤环行器(14)、偏振控制器(15)、光电探测器(16)、混频器(17)、信号发生器(18)、低通滤波器(19)、数据采集单元(20)和PID反馈单元(21)；
所述激光器(12)的激光输出端与所述电光调制器(13)的光输入端连接，所述电光调制器(13)的光输出端与所述光纤环行器(14)的第一端口相连，所述光纤环行器(14)的第二端口通过所述偏振控制器(15)与所述扭秤模块(1)相连，所述光纤环行器(14)的第三端口与所述光电探测器(16)的光输入端连接，所述光电探测器(16)电输出端与所述混频器(17)的第一端口相连；所述混频器(17)的第二端口与所述信号发生器(18)的输入端连接，所述信号发生器(18)的输出端与所述电光调制器(13)的电学端口连接，所述混频器(17)的第三端口与所述低通滤波器(19)的输入端连接，所述低通滤波器(19)的输出端与所述数据采集单元(20)的输入端连接，所述数据采集单元(20)的输出端与所述PID反馈单元(21)的输入端连接，所述PID反馈单元(21)的输出端连接至所述激光器(12)的输入控制端；
所述激光器(12)用于输出波长为1550nm的单频连续激光；
所述电光调制器(13)用于对所述单频连续激光进行相位调制并输出带有两个幅度相同且相位相反调制边带的光束；
所述光纤环行器(14)用于传输光，光束由其第一端口进入并经过第二端口后由第三端口输出；
所述偏振控制器(15)用于阻断光纤中与测量无关的其他偏振光；
所述光电探测器(16)用于接收光纤环形器(14)第三端口输出的光信号，并将光信号转换为射频域信号；
所述混频器(17)和低通滤波器(19)用于将光电探测器(16)输出的射频域信号进行解调并获得与测量相关的误差信号；
所述信号发生器(18)用于驱动所述电光调制器(13)和所述混频器(17)；
所述数据采集单元(20)用于对射频域信号进行接收和处理；
所述PID反馈单元(21)对数据采集单元(20)输出的信号进行接收，并根据误差信号对激光器(12)的激光频率进行调整。
7.如权利要求1-4任一项所述的光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，所述扭秤模块(1)还包括第一法兰(4)和第二法兰(7)；
所述光纤悬丝(6)的一端通过所述第一法兰(4)与所述真空光纤导引(3)相连，所述光纤悬丝(6)的另一端通过所述第二法兰(7)与所述秤杆(10)的中心相连。
8.如权利要求7所述的光纤扭秤微推力测量装置，其特征在于，所述第一法兰(4)和第二法兰(7)为光纤法兰，且使用粘胶或机械结构进行固定。
9.一种基于权利要求1-6任一项所述的光纤扭秤微推力测量装置实现的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1当所述推进器未产生推力时，通过光学测量模块获取数据采集单元所测得的参考误差曲线，并读取两个偏振态的参考误差信号间隔；
S2当测量推力时，通过光学测量模块获取数据采集单元所测得的实测误差曲线，读取两个偏振态的实测误差信号间隔，对所述实测误差曲线与参考误差曲线进行互相关运算，并通过对比实测误差信号间隔与参考误差信号间隔的差值获得推进器产生的推力。
10.如权利要求9所述的测量方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括：在进行测量之前，利用PID反馈单元将初始测量信号处理后调整激光器的工作频率，防止测量时激光器扫描过长，产生扫描非线性的问题影响测量精度。
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