CN204214889U - 一种加速度计敏感度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种加速度计敏感度测量装置，其主要特点是：所述摆动装置包括摆体支架和摆杆，所述的摆杆安装在摆轴上，在摆杆的下端通过夹持机构安装有重物，在摆杆的中上部安装有摆体位置检拾线圈，在摆杆支架下端安装有永磁体，所述加速计敏感度测量电路包括加速计调制线路、前置放大器、锁相放大器、高精度电压表，该加速度计调制线路输出端连接到锁相放大器的信号输入端，该前置放大器的输出端连接到锁相放大器的参考输入端，该锁相放大器的输出端连接到高精度电压表上。本实用新型利用质量引力原理，去除环境干扰和噪声的影响，提高了测试精度，可用于重力梯度仪所使用的高灵敏度加速度计的敏感度测试领域。

Description

一种加速度计敏感度测量装置

技术领域

本实用新型属于加速度计测试技术领域，尤其是一种加速度计敏感度测量装置。

背景技术

制造重力梯度仪需要极高分辨率的加速度计。为实验验证重力梯度仪的所需加速度计的敏感度指标，应当按照实验需求采用质量引力的方法产生微小的引力变化，测试加速度计实际输出信号，经过相敏放大器进行相敏解调后，得到相关的直流信号，从而测试得到加速度计的实际灵敏度指标。

通常对加速度计灵敏度的测试方法是将加速度计的敏感轴在重力场中翻转，使得重力场分量在加速度计输出轴上有一个小的分量。由于受到转动角度测量和控制精度的限制，该测试方法只能提供约为10^-6g量级的输入加速度给定数值，而这高于实际测试需求约两个量级的，故上述传统测试方法不能满足测试需求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种满足重力梯度测量仪器使用的加速度计敏感度测量装置。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种加速度计敏感度测量装置，由摆动装置和加速计敏感度测量电路连接构成，所述摆动装置包括摆体支架和摆杆，所述摆体支架中央安装有摆轴，所述的摆杆安装在摆轴上，在摆杆的下端通过夹持机构安装有重物，在摆杆的中上部安装有摆体位置检拾线圈，在摆杆支架下端安装有永磁体，被测加速度计的输入轴与重物的摆动质量质心在摆动运行轨迹的底部相重合；所述加速计敏感度测量电路包括加速计调制线路、前置放大器、锁相放大器、高精度电压表，该加速度计调制线路与被测加速度计输出信号相连接，该加速度计调制线路输出端连接到锁相放大器的信号输入端，该前置放大器与摆体位置检拾线圈的输出信号相连接，该前置放大器的输出端连接到锁相放大器的参考输入端，该锁相放大器的输出端连接到高精度电压表上。

而且，所述的摆轴安装有精密低摩擦轴承副，所述的摆杆通过精密低摩擦轴承安装在摆轴上。

而且，所述的摆杆为钢性摆杆。

而且，所述的重物为圆柱状重物，该圆柱状重物由无磁性材料紫铜制成。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型采用采用质量引力的方式，将重物安装在摆杆末端并将被测加速度计的敏感轴水平地指向摆杆悬挂重物的质心位置，通过摆动装置产生的机械运动带动重物进行往复摆动，在加速度计输入敏感轴上产生与摆动质量运动周期相同的加速度计输入信号，同时根据摆体位置检拾线圈获得摆动装置所给出的位置参考信号，并通过加速计敏感度测量电路得出被测加速度计的敏感度数值，可以检测出仅与摆动周期、相位相关的信号，去除环境干扰和噪声的影响，提高了测试精度，可用于重力梯度仪所使用的高灵敏度加速度计的敏感度测试领域。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理示意图；

图2为本实用新型的电路方框图；

图中，1-加速度计，2-永磁体，3-摆轴和精密低摩擦轴承副，4-摆体位置检拾线圈，5-摆杆，6-圆柱状重物，7-夹持机构，8-摆体支架。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种加速度计敏感度测量装置，由摆动装置和加速计敏感度测量电路连接构成，如图1所示，所述的摆动装置包括摆体支架8和摆杆5，在摆体支架中央安装有摆轴和精密低摩擦轴承副3，所述的摆杆为刚性摆杆，该钢性摆杆上端通过精密低摩擦轴承副安装在摆轴上，通过精密低摩擦轴承副能够减少摩擦阻力并保持摆动装置长时间的自由摆动，在摆杆的下端通过夹持机构7安装有圆柱状重物6，该圆柱状重物作为检测重物由无磁性材料紫铜制成，在摆杆的中上部安装有摆体位置检拾线圈4，在摆杆支架下端安装有永磁体2，被测加速度计1的输入轴与圆柱状重物的摆动质量质心在摆动运行轨迹的底部相重合。当摆杆沿着摆动轨迹平面摆动时，捡拾线圈切割永磁体产生的磁力线导致磁通变化，产生与摆动装置运动速度相关的检测电流，经过前置放大器放大后，作为解调加速度计调制信号的参考基准。本摆动装置不采用具有强磁场扰动的电磁推动装置作为动力源，而是采用质量引力的方法进行自由摆动，因此，可以排除对被测加速度计附近的磁场产生的影响，也就不会对加速度计敏感度测试效果产生影响。

如图2所示，加速计敏感度测量电路包括加速计调制线路、前置放大器、锁相放大器、高精度电压表，所述的加速度计调制线路与待测的加速度计输出信号相连接，该加速度计调制线路对加速度计输出的信号进行调制，将含有摆动调制的直流信号馈送给锁相放大器的信号输入端，所述的前置放大器与摆体位置检拾线圈的输出信号相连接，该前置放大器对摆体位置捡拾线圈产生的与摆体位置相关的信号进行放大处理后连接到锁相放大器的参考输入端，该锁相放大器对信号输入端和参考输入端的信号进行锁相处理后连接到高精度电压表上，最终得到解调后的输出加速度计引力数值。

本实用新型的工作原理是利用重物产生的万有引力场，将重物悬挂于机械摆的末端，被测加速度计的敏感轴水平地指向机械摆悬挂重物的质心位置，通过该装置产生的机械运动带动重物进行往复摆动，使得加速度计在其敏感轴方向上得到一个周期性的引力输入，作为被测加速度计的给定输入，再根据摆动装置所给出的位置参考信号，使用相敏解调方法对加速度计信号解调输出，从而得出被测加速度计的敏感度数值。

本实用新型采用质量引力的方式进行加速度计敏感度测量可以达到约为10^-8g量级的输入加速度给定数值的，其通过改变摆动质量或者控制加速度计敏感中心与摆动质量之间的距离来实现重物质量对于加速度计敏感中心之间引力加速度的变化，从而得到满足测试需求的输入加速度计给定值。加速度计在这样的输入给定下产生的输出非常微弱，各种输入噪声的影响因素都远远大于所需测量的输出值。而机械摆的周期理论上仅与摆长和当地重力加速度有关，因此正好可以利用机械摆动装置这一特性在加速度计输入敏感轴上产生与摆动质量运动周期相同的加速度计输入信号，同时取得摆的位置信号作为相敏解调的参考信号，对加速度计输出信号进行解调，可以检测出仅与摆动周期、相位相关的信号，去除环境干扰和噪声的影响。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种加速度计敏感度测量装置，由摆动装置和加速计敏感度测量电路连接构成，其特征在于：所述摆动装置包括摆体支架和摆杆，所述摆体支架中央安装有摆轴，所述的摆杆安装在摆轴上，在摆杆的下端通过夹持机构安装有重物，在摆杆的中上部安装有摆体位置检拾线圈，在摆杆支架下端安装有永磁体，被测加速度计的输入轴与重物的摆动质量质心在摆动运行轨迹的底部相重合；所述加速计敏感度测量电路包括加速计调制线路、前置放大器、锁相放大器、高精度电压表，该加速度计调制线路与被测加速度计输出信号相连接，该加速度计调制线路输出端连接到锁相放大器的信号输入端，该前置放大器与摆体位置检拾线圈的输出信号相连接，该前置放大器的输出端连接到锁相放大器的参考输入端，该锁相放大器的输出端连接到高精度电压表上。

2.根据权利要求1所述的一种加速度计敏感度测量装置，其特征在于：所述的摆轴内安装有精密低摩擦轴承副，所述的摆杆通过精密低摩擦轴承安装在摆轴上。

3.根据权利要求1或2所述的一种加速度计敏感度测量装置，其特征在于：所述的摆杆为钢性摆杆。

4.根据权利要求1所述的一种加速度计敏感度测量装置，其特征在于：所述的重物为圆柱状重物，该圆柱状重物由无磁性材料紫铜制成。