一种测量星上有效载荷三轴角位移高频微振动的方法

摘要

一种测量星上有效载荷三轴角位移高频微振动的方法，本发明通过测量线加速度，利用了高频信号经过两次积分后产生的放大效应，从而以较低代价实现高精度测量，分析表明，对于50Hz幅值为10-6度的角位移，在1m测量基线的情况下，采用10-4g精度的加速度计即可，大大降低了仪器了精度，降低了测量成本；本发明提供了整段时间、时间窗口内两个前提下振动量的测量方法。

主权项

1.一种测量星上有效载荷三轴角位移高频微振动的方法，其特征在于通过以下步骤实现：第一步，安装三轴加速度计组件三轴加速度计组件安装在有效载荷的安装支架平台上，即在有效载荷的前后两个表面各安装一套三轴加速度计组件；每套三轴加速度计组件包括三个用来测量有效载荷三个轴振动量的加速度计，三个加速度计的敏感轴两两正交于一点，其中两个加速度计与有效载荷的中心轴垂直；测量有效载荷同一方向振动的两个加速度计敏感轴相互平行，即两套三轴加速度计组件中加速度计的敏感轴两两平行，加速度计敏感轴交点的连线与有效载荷的中心轴平行；第二步，采集第一步中加速度计的测量得到的有效载荷前后两个平面的线加速度信号，利用公式(1)得到有效载荷的角加速度a(t)，$a\left(t\right)=\frac{a_1-a_2}{L}---\left(1\right)$其中，a₁、a₂为两个敏感轴相互平行的加速度计测量得到的线加速度信号，L为测量基线长度，即两个敏感轴相互平行的加速度计之间的距离，t为测量时间；第三步，将第二步得到有效载荷的角加速度a(t)转化为频域功率谱密度函数A(f)，利用公式(2)得到有效载荷的角速度功率密度利用公式(3)得到有效载荷角位移功率谱密度θ(f)，$\stackrel{·}{\theta }\left(f\right)=\frac{A\left(f\right)}{2\mathrm{\pi f}}---\left(2\right)$$\theta \left(f\right)=\frac{A\left(f\right)}{{\left(2\mathrm{\pi f}\right)}^2}---\left(3\right)$f为线加速度信号的频率；第四步，利用公式(4)得到有效载荷一个轴方向上的在测量时间内的角度振动量Φ_rms，Φ²_rms＝∑θ²(f)·Δf    (4)；第五步，计算某个时间窗口T内有效载荷一个轴方向上的角度振动量，A5.1、利用公式(5)得到低于临界频率f₀范围的角度振动量Δθ₀，${\mathrm{\Delta \theta }}_0=\underset{i}{\Sigma }\frac{T}{2}{\stackrel{·}{\theta }}_{0,i}---\left(5\right)$其中为利用公式(2)得到的低于临界频率f₀的各个抖动频率的角速度幅值，i∈[1，2，…I]，I是低于临界频率f₀的抖动频率的角速度幅值的总数，临界频率f₀＝1/(πT)；A5.2、利用公式(6)得到高于临界频率f0范围的角度振动量Δθ₁，${\mathrm{\Delta \theta }}_1=\sqrt{{\int }_{f_0}^{+\infty }{{\theta }_1}^2\left(f\right)\mathrm{df}}---\left(6\right)$其中θ₁为利用公式(3)得到的高于临界频率f₀的各个抖动频率的角度幅值；A5.3、利用公式(7)得到在时间窗口T内的有效载荷的角度振动量Δθ，Δθ＝Δθ₀+Δθ₁    (7)；第六步，重复第二步～第五步，得到有效载荷其余两个轴的角度振动量。