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一种利用激光干涉仪的MHD微角振动传感器在轨动态校准方法

DOI：10.3390/s19194291 期刊：Sensors 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 磁流体动力学（MHD）微角振动传感器是MHD惯性基准单元（MIRU）的重要组成部分，用于测量微幅宽频角振动。由于地面校准参数可能在升空后发生变化，该传感器必须进行在轨校准。本文提出一种MHD微角振动传感器在轨动态校准方法，用于标定传感器高频段的复合灵敏度。研究开发了结合零差激光干涉仪与角向反射镜的绝对校准方法，采用正弦近似法建立校准系统，并通过实际制造的MHD传感器开展测试验证。同时分析了测量原理及安装误差（包括反射镜偏心安装误差、倾斜安装误差和光路倾斜误差），该方法可在±3°旋转范围内实现，有效规避机械误差导致的安装偏差。结果表明：该标定系统适用的角振动频率范围为25-800Hz，角速度范围为0.076-7590mrad/s；MHD微角传感器灵敏度幅值与相移的扩展不确定度分别为0.04%（k=2）和1.2°（k=2）。
作者： Yingjie Wu，Xingfei Li，Fan Liu，Ganming Xia
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种用于MHD微角振动传感器的在轨动态校准方法，以校准其高频下的复杂灵敏度，解决发射升空后参数变化的问题。

研究成果

所提出的系统能有效校准磁流体动力学微角振动传感器的复杂灵敏度，在25–800赫兹频率范围和0.076–7590毫弧度/秒角速度范围内具有高重复性与线性度。振幅与相移的扩展不确定度分别为0.04%（k=2）和1.2°（k=2）。未来工作将致力于解决振动模态问题并实现更高精度。

研究不足

1. 相位偏移不确定性大于1°，可能是由于高频下的复杂振动模式所致。 2. 零差干涉测量法受空气湍流和温差影响。 3. 校准方法尚未达到微弧度量级。 4. 系统精度验证依赖于与加速度计测量的单边比对。 5. 系统体积和重量需减小以便实际使用。 6. 航天器振动可能影响校准精度，需采取减震措施。

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