一種用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置，至少包括阻尼線圈、PID控制器和隔震機(jī)構(gòu)，管狀質(zhì)量塊底部設(shè)有一個(gè)環(huán)形的定位槽，阻尼線圈固定于定位槽內(nèi)，阻尼線圈位于檢測(cè)線圈一側(cè)，PID控制器位于重力儀殼體外圍，PID控制器通過通信線路分別與電容位移傳感器和阻尼線圈相連，隔震機(jī)構(gòu)包括陀螺穩(wěn)定平臺(tái)、第一超長(zhǎng)彈簧、第二超長(zhǎng)彈簧和基座框架，重力儀殼體固定安裝在陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之上，重力儀殼體位于基座框架內(nèi)，陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的上表面與基座框架的頂部通過第一超長(zhǎng)彈簧、第二超長(zhǎng)彈簧柔性連接。該裝置能夠獲得較大的阻尼系數(shù)，解決了傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)重力儀因采用空氣阻尼或液體阻尼帶來的諸多問題，提高了動(dòng)態(tài)重力儀的測(cè)量精度，可改善其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
【專利說明】—種用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及重力測(cè)量裝置，尤其是涉及一種用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)態(tài)重力儀在工作過程中不可避免地會(huì)受到載體加速度的影響，擾動(dòng)源為波浪、艦船動(dòng)力設(shè)備或飛機(jī)引擎，因此，重力儀的輸出值實(shí)際上是重力加速度和垂直擾動(dòng)加速度的疊加，而且后者的強(qiáng)度比前者要大幾萬倍甚至幾十萬倍，必須設(shè)法將垂直擾動(dòng)加速度從儀器的輸出信號(hào)中剔除。由于垂直擾動(dòng)加速度具有周期性的特點(diǎn)，而且其周期遠(yuǎn)小于重力的異常周期，所以動(dòng)態(tài)重力儀往往通過對(duì)采樣質(zhì)量施加強(qiáng)阻尼的方法大幅度壓縮由垂直擾動(dòng)加速度引起的采樣質(zhì)量的位移，進(jìn)而減弱垂直擾動(dòng)加速度對(duì)測(cè)量精度的影響。
[0003]美國(guó)Micro-g LaCoste Scintrex 公司(LRS)研制的 Air-Sea Gravity System II型海洋重力儀采用空氣阻尼器實(shí)現(xiàn)對(duì)采樣質(zhì)量擾動(dòng)位移的衰減，但空氣阻尼器難以獲得大的阻尼系數(shù)，而且由于空氣的可壓縮性，當(dāng)系統(tǒng)的振動(dòng)周期較短時(shí)，空氣阻尼的工作就好比一個(gè)附加的彈簧，不但沒有衰減振幅的作用，反而會(huì)對(duì)振幅進(jìn)行放大。
[0004]后來，人們研發(fā)了液體阻尼代替空氣阻尼應(yīng)用于動(dòng)態(tài)重力儀。如日本東京大學(xué)國(guó)家極地研究所與海洋研究所共同研制的Nipzor1-2型海洋重力儀以及中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所于1985年研制成功的CHZ型海洋重力儀均采用液體阻尼。又如《海洋重力儀敏感組件的溫度特性分析與補(bǔ)償》(李宏生、副教授、東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程系210096)公開了一種海洋重力儀的零長(zhǎng)彈簧重力傳感結(jié)構(gòu)，該零長(zhǎng)彈簧重力傳感結(jié)構(gòu)采用液體阻尼，與空氣阻尼相比，前者更易于獲得大的阻尼系數(shù)，但由于液體與該海洋重力儀中采樣質(zhì)量材料的熱膨脹系數(shù)相差很大，采用液體阻尼會(huì)增大儀器的溫度系數(shù)，進(jìn)而降低儀器的測(cè)量精度。該海洋重力儀的工作溫度與存儲(chǔ)溫度通常相差20°C以上，密封罐內(nèi)液體的體積會(huì)隨著溫度的變化膨脹或收縮，必須設(shè)置體積補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償液體體積的變化，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，且體積膨脹導(dǎo)致密封罐內(nèi)壓力增大，長(zhǎng)期工作易出現(xiàn)阻尼液滲漏，影響儀器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)態(tài)相對(duì)重力儀減振定位裝置，該裝置能夠獲得較大的阻尼系數(shù)，有效抑制運(yùn)動(dòng)載體的振動(dòng)干擾以及一舉解決傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)重力儀因采用空氣阻尼或液體阻尼帶來的諸多問題，進(jìn)而提高動(dòng)態(tài)重力儀的測(cè)量精度，改善其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型上述目的，所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置，至少包括重力儀殼體、永久磁鋼、測(cè)量彈簧、管狀質(zhì)量塊、纏繞在管狀質(zhì)量塊底部的檢測(cè)線圈、電容位移傳感器、阻尼線圈、控制阻尼線圈的PID控制器和隔震機(jī)構(gòu)，(電容位移傳感器是原重力儀的一部分，但是它的確對(duì)主動(dòng)阻尼起到作用，但對(duì)主動(dòng)阻尼起作用的不止電容位移傳感器，還有測(cè)量彈簧、管狀質(zhì)量塊等，因此為避免不準(zhǔn)確，去掉主動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)，在說明書中進(jìn)行說明)管狀質(zhì)量塊的底部設(shè)有一個(gè)環(huán)形的定位槽，阻尼線圈固定于定位槽內(nèi)，阻尼線圈位于檢測(cè)線圈一側(cè)且靠近檢測(cè)線圈，PID控制器位于重力儀殼體外圍，PID控制器通過通信線路分別與電容位移傳感器和阻尼線圈相連，阻尼線圈和永久磁鋼構(gòu)成阻尼執(zhí)行器，隔震機(jī)構(gòu)包括陀螺穩(wěn)定平臺(tái)、第一超長(zhǎng)彈簧、第二超長(zhǎng)彈簧和與運(yùn)動(dòng)載體剛性連接的基座框架，重力儀殼體固定安裝在陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之上，重力儀殼體位于基座框架內(nèi)，基座框架、重力儀殼體豎直方向的對(duì)稱軸與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上，重力儀殼體豎直方向的對(duì)稱軸位于測(cè)量彈簧的軸線上，陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的上表面與基座框架的頂部通過第一超長(zhǎng)彈簧、第二超長(zhǎng)彈簧柔性連接，第一超長(zhǎng)彈簧、第二超長(zhǎng)彈簧的軸線均位于同一通過基座框架豎直方向的對(duì)稱軸所在的平面內(nèi)，第一超長(zhǎng)彈簧、第二超長(zhǎng)彈簧到基座框架豎直方向的對(duì)稱軸的距離相等。
[0008]所述隔震機(jī)構(gòu)還包括第一阻尼器和第二阻尼器，第一阻尼器、第二阻尼器對(duì)稱安裝于陀螺穩(wěn)定平臺(tái)與基座框架的底部之間，第一阻尼器的上、下兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有第一萬向節(jié)和第二萬向節(jié)，第一萬向節(jié)位于第一阻尼器與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之間，第二萬向節(jié)位于第一阻尼器與基座框架的底部之間，第二阻尼器的上、下兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有第三萬向節(jié)和第四萬向節(jié)，第三萬向節(jié)位于第二阻尼器與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之間，第四萬向節(jié)位于第二阻尼器與基座框架的底部之間。
[0009]基座框架和重力儀殼體呈圓柱狀，基座框架、重力儀殼體的旋轉(zhuǎn)軸與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上。
[0010]由重力儀的測(cè)量原理可知，重力敏感組件實(shí)質(zhì)上就是由電容位移傳感器、檢測(cè)彈簧和質(zhì)量塊和阻尼機(jī)構(gòu)構(gòu)成的系統(tǒng)，其目的在于檢測(cè)因重力異常引起的質(zhì)量塊位移(即動(dòng)片相對(duì)于兩定片的位置變化)，同時(shí)將由垂直擾動(dòng)加速度引起的質(zhì)量塊位移盡可能壓縮(理想情況是在受擾動(dòng)加速度作用時(shí)動(dòng)片與定片之間的相對(duì)位置保持不變)。為了壓縮由垂直擾動(dòng)加速度引起的質(zhì)量塊的位移以及保證垂直擾動(dòng)加速度作用于電容位移傳感器時(shí)保持動(dòng)片與定片的相對(duì)位置不變，該裝置在原有重力儀的管狀質(zhì)量塊底部上增加一個(gè)阻尼線圈，再增加一個(gè)控制阻尼線圈的外圍設(shè)備PID控制器，阻尼線圈、PID控制器和重力儀原有的部件共同構(gòu)成主動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)，該主動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)代替液體阻尼或空氣阻尼。在來自運(yùn)動(dòng)載體振動(dòng)干擾時(shí)，會(huì)引起檢測(cè)彈簧伸長(zhǎng)量的變化，從而引起管狀質(zhì)量塊相對(duì)位移的變化，進(jìn)而引起電容位移傳感器電容的變化，電容位移傳感器對(duì)獲得的管狀質(zhì)量塊的相對(duì)位移變化進(jìn)行處理后得到電容變化值Λ C，電容位移傳感器再將電容變化值Λ C輸送到PID控制器，經(jīng)PID控制器處理后將控制信號(hào)以電流的形式輸送給阻尼執(zhí)行器的阻尼線圈，該電流與感應(yīng)電流同向，使得阻尼線圈在永久磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)中受到與管狀質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力的作用，該安培力即為主動(dòng)阻尼力，該主動(dòng)阻尼力用來抵消運(yùn)動(dòng)載體震動(dòng)干擾產(chǎn)生的干擾力，盡可能減小因干擾力引起測(cè)量彈簧伸長(zhǎng)量的變化。
[0011]當(dāng)遇到運(yùn)動(dòng)載體的高頻振動(dòng)干擾時(shí)，在高頻振動(dòng)干擾傳遞至重力儀殼體之前必須對(duì)其進(jìn)行大幅度衰減，如不進(jìn)行衰減，直接用主動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)進(jìn)行阻尼會(huì)引起很大的誤差。本實(shí)用新型采用隔震機(jī)構(gòu)對(duì)來自運(yùn)動(dòng)載體的高頻振動(dòng)干擾傳遞至重力儀殼體前對(duì)其進(jìn)行大幅度衰減，由于隔震機(jī)構(gòu)中的基座框架與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之間通過超長(zhǎng)彈簧和阻尼器柔性連接，超長(zhǎng)彈簧具有低剛度特性。阻尼器兩側(cè)均裝有萬向節(jié)，萬向節(jié)可以改變阻尼器的方向，使陀螺穩(wěn)定平臺(tái)既能獲得垂向阻尼，又能獲得水平向阻尼。由此可見，隔振機(jī)構(gòu)的作用機(jī)理類似于低通濾波器，基于超長(zhǎng)彈簧的低剛度特性，該隔振機(jī)構(gòu)的垂向固有頻率可做到不大于5Hz ;基于擺的水平向低剛度特性，該被動(dòng)隔振機(jī)構(gòu)的水平向固有頻率可做到不大于2Hz。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果與優(yōu)點(diǎn)在于:
[0013]I)該裝置機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所用的零部件均比較常見，且價(jià)格低廉，因而該裝置的成本較低廉。
[0014]2)該裝置充分利用動(dòng)態(tài)重力儀已有的部件，在不增加重力儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的同時(shí)，能較好地抑制或衰減垂直擾動(dòng)加速度，克服了動(dòng)態(tài)重力儀傳統(tǒng)阻尼方式的缺點(diǎn)，提高了重力儀測(cè)量精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
[0015]3)該裝置的隔震機(jī)構(gòu)能在運(yùn)動(dòng)載體高頻振動(dòng)干擾傳遞至重力儀殼體前對(duì)其進(jìn)行大幅度裳減，進(jìn)一步提聞了動(dòng)態(tài)重力儀測(cè)量的精度和穩(wěn)定性。
[0016]4)該裝置使用方便，而且能避免液體阻尼因阻尼液滲透引起的重力儀的報(bào)廢，提高了動(dòng)態(tài)重力儀的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型提供的用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]其中:管狀質(zhì)量塊1、電容動(dòng)片2、電容定片組件3、上定片4、下定片5、重力儀殼體6、張緊絲7、基座框架8、第一超長(zhǎng)彈簧9、第二超長(zhǎng)彈簧9、永久磁鋼10、陀螺穩(wěn)定平臺(tái)11、第一阻尼器12、第二阻尼器12、阻尼線圈13、測(cè)量彈簧14、繃緊彈簧15、第一萬向節(jié)16、第二萬向節(jié)16、第三萬向節(jié)16、第四萬向節(jié)16、控制器17、檢測(cè)線圈18。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體說明。
[0020]本實(shí)用新型提供的用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，至少包括重力儀殼體6、永久磁鋼10、測(cè)量彈簧14、管狀質(zhì)量塊1、纏繞在管狀質(zhì)量塊I底部的檢測(cè)線圈18和電容位移傳感器。電容位移傳感器包括電容定片組件3和與管狀質(zhì)量塊I上端固定連接的電容動(dòng)片2，電容定片組件3由上定片4和下定片5組成，上定片4和下定片5的中心部位中空。上定片4和下定片5均與重力儀殼體6的頂部剛性連接，電容動(dòng)片3位于上定片4和下定片5之間。電容動(dòng)片2材料是微晶玻璃，上定片4和下定片5材料為鉛黃銅。管狀質(zhì)量塊I的底部通過垂直懸掛的測(cè)量彈簧14與重力儀殼體6的頂部柔性連接，測(cè)量彈簧14穿過電容定片組件3中心部位，管狀質(zhì)量塊I通過兩側(cè)的繃緊彈簧15和張緊絲7在水平方向上固定。
[0021]該裝置包括阻尼線圈13和控制阻尼線圈的PID控制器17，阻尼線圈、PID控制器和重力儀原有的部件共同構(gòu)成主動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)，該主動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的主動(dòng)阻尼與傳統(tǒng)重力儀的液體阻尼或空氣阻尼的作用相同，用來消除由垂直擾動(dòng)加速度引起的質(zhì)量塊的位移以及保證垂直擾動(dòng)加速度作用于電容位移傳感器時(shí)保持動(dòng)片與定片的相對(duì)位置不變。管狀質(zhì)量塊的底部設(shè)有一個(gè)環(huán)形的定位槽，阻尼線圈13固定于定位槽內(nèi)，阻尼線圈13位于檢測(cè)線圈18的下側(cè)，且靠近檢測(cè)線圈18，PID控制器17位于動(dòng)態(tài)重力儀外圍，PID控制器17通過通信線路分別與電容位移傳感器和阻尼線圈13相連。阻尼線圈13和永久磁鋼構(gòu)成阻尼執(zhí)行器。阻尼線圈作為阻尼執(zhí)行器的動(dòng)子，永久磁鋼則作為阻尼執(zhí)行器的定子，動(dòng)子處于定子的磁場(chǎng)中，二者共同構(gòu)成阻尼執(zhí)行器。
[0022]為實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)載體高頻振動(dòng)干擾傳遞至重力儀殼體前對(duì)其進(jìn)行大幅度衰減，該裝置還設(shè)置了隔震機(jī)構(gòu)，隔震機(jī)構(gòu)包括陀螺穩(wěn)定平臺(tái)11、第一超長(zhǎng)彈簧9、第二超長(zhǎng)彈簧9與運(yùn)動(dòng)載體剛性連接的基座框架8和第一阻尼器12、第二阻尼器12。重力儀殼體6固定安裝在陀螺穩(wěn)定平臺(tái)8之上，陀螺穩(wěn)定平臺(tái)伸出重力儀殼體6的邊緣外，重力儀殼體6位于基座框架8內(nèi)。由于動(dòng)態(tài)重力儀整體基本上都呈圓柱狀，因而重力儀殼體6和基座框架8均呈圓柱狀?；蚣?、重力儀殼體6的旋轉(zhuǎn)軸與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)11豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上。陀螺穩(wěn)定平臺(tái)11的上表面與基座框架8的頂部通過第一超長(zhǎng)彈簧9、第二超長(zhǎng)彈簧9柔性連接，第一超長(zhǎng)彈簧9、第二超長(zhǎng)彈簧9的軸線均位于同一通過基座框架8豎直方向的對(duì)稱軸所在的平面內(nèi)，第一超長(zhǎng)彈簧9、第二超長(zhǎng)彈簧9到基座框架8豎直方向的對(duì)稱軸的距離相等，第一阻尼器12、第二阻尼器12對(duì)稱安裝于陀螺穩(wěn)定平臺(tái)11與基座框架8的底部之間，第一阻尼器12的上、下兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有第一萬向節(jié)16和第二萬向節(jié)16，第一萬向節(jié)16位于第一阻尼器與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)11之間，第二萬向節(jié)16位于第一阻尼器與基座框架8的底部之間，第二阻尼器12的上、下兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有第三萬向節(jié)16和第四萬向節(jié)16，第三萬向節(jié)16位于第二阻尼器12與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)11之間，第四萬向節(jié)16位于第二阻尼器12與基座框架8的底部之間。阻尼器與萬向節(jié)之間為剛性，萬向節(jié)與基座框架、萬向節(jié)與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之間均為剛性連接。連接本實(shí)施例中阻尼器采用活塞式液壓阻尼桿，萬向節(jié)采用剛性雙聯(lián)式萬向節(jié)。
[0023]本實(shí)用新型提供的用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置的工作原理如下:
[0024]在來自運(yùn)動(dòng)載體振動(dòng)干擾時(shí)，運(yùn)動(dòng)載體的振動(dòng)干擾經(jīng)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)傳遞至重力儀殼體，由于電容位移傳感器電容定片組件的上定片和下定片均與重力儀殼體的頂部剛性連接，會(huì)使上定片和下定片產(chǎn)生與干擾源頻率及振幅相同的振動(dòng)，而由于電容動(dòng)片裝在管狀質(zhì)量塊上，管狀質(zhì)量塊的底部通過垂直懸掛的測(cè)量彈簧與重力儀殼體的頂部柔性連接，檢測(cè)彈簧受運(yùn)動(dòng)載體的振動(dòng)干擾會(huì)引起伸長(zhǎng)量的變化，從而導(dǎo)致電容動(dòng)片產(chǎn)生相對(duì)于電容定片組件的位移，進(jìn)而引起電容位移傳感器電容的變化，電容位移傳感器對(duì)獲得的管狀質(zhì)量塊的相對(duì)位移變化進(jìn)行處理后得到電容變化值Λ C，電容位移傳感器再將電容變化值Λ C輸送到PID控制器，經(jīng)PID控制器處理后將控制信號(hào)以電流的形式輸送給阻尼執(zhí)行器的阻尼線圈，該電流與感應(yīng)電流同向，使得阻尼線圈在永久磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)中受到與管狀質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力的作用，該安培力即為主動(dòng)阻尼力。該主動(dòng)阻尼力用來抵消運(yùn)動(dòng)載體震動(dòng)干擾產(chǎn)生的干擾力，盡可能減小因干擾力引起測(cè)量彈簧伸長(zhǎng)量的變化。與此同時(shí)，檢測(cè)線圈也會(huì)受到與管狀質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力的作用，但是由于振動(dòng)干擾源具有幅度大(通常為所需測(cè)量重力加速度的幾萬倍甚至幾十萬倍)，周期短(相對(duì)于重力變化周期而言)的特點(diǎn)，以船載動(dòng)態(tài)重力儀為例，在風(fēng)力為2-4級(jí)，浪高小于I米的情況下(一般海況)，垂向擾動(dòng)加速度可達(dá)到50-100伽；而在風(fēng)力為4-7級(jí)，浪高小于5米時(shí)(惡劣海況)，垂向擾動(dòng)加速度竟達(dá)到200伽。在同等海況下，水平擾動(dòng)加速度大小為以上各值的一半。而重力儀的測(cè)量精度為I豪伽，分辨率為0.01豪伽，如果不采取適當(dāng)?shù)拇胧┮种茢_動(dòng)加速度，則重力加速度異常信號(hào)會(huì)完全湮沒在干擾信號(hào)中，無法從檢測(cè)線圈測(cè)量的結(jié)果中提取有用信號(hào)。因此，該裝置在原有重力儀的管狀質(zhì)量塊底部上增加一個(gè)阻尼線圈，使阻尼線圈產(chǎn)生一個(gè)主動(dòng)阻尼力來抑制擾動(dòng)加速度，從而使該裝置能準(zhǔn)確地測(cè)量重力加速度的變化值。
[0025]當(dāng)遇到運(yùn)動(dòng)載體的高頻振動(dòng)干擾時(shí),在高頻振動(dòng)干擾傳遞至重力儀殼體之前必須對(duì)其進(jìn)行大幅度衰減，如不進(jìn)行衰減，直接用主動(dòng)阻尼機(jī)構(gòu)進(jìn)行阻尼會(huì)引起很大的誤差。該裝置采用隔震機(jī)構(gòu)對(duì)來自運(yùn)動(dòng)載體的高頻振動(dòng)干擾傳遞至重力儀殼體前對(duì)其進(jìn)行大幅度衰減，由于隔震機(jī)構(gòu)中的基座框架與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之間通過超長(zhǎng)彈簧和阻尼器柔性連接，超長(zhǎng)彈簧具有低剛度特性，阻尼器兩側(cè)均裝有萬向節(jié)，萬向節(jié)可以改變阻尼器的方向，使陀螺穩(wěn)定平臺(tái)既能獲得垂向阻尼，又能獲得水平向阻尼。由此可見，隔振機(jī)構(gòu)的作用機(jī)理類似于低通濾波器，基于超長(zhǎng)彈簧的低剛度特性，該隔振機(jī)構(gòu)的垂向固有頻率可做到不大于5Hz ;基于擺的水平向低剛度特性，該被動(dòng)隔振機(jī)構(gòu)的水平向固有頻率可做到不大于2Hz。
【權(quán)利要求】
1.一種用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置，至少包括重力儀殼體(6)、永久磁鋼(10)、測(cè)量彈簧(14)、管狀質(zhì)量塊(1)、固定在管狀質(zhì)量塊(1)底部的檢測(cè)線圈(18)和電容位移傳感器，其特征在于:還包括阻尼線圈(13)、控制阻尼線圈(13)的PID控制器(17)和隔震機(jī)構(gòu)，管狀質(zhì)量塊的底部設(shè)有一個(gè)環(huán)形的定位槽，阻尼線圈(13)固定于定位槽內(nèi)，阻尼線圈(13)位于檢測(cè)線圈(18)—側(cè)且靠近檢測(cè)線圈(18)，PID控制器(17)位于重力儀殼體(6)外圍，PID控制器(17)通過通信線路分別與電容位移傳感器和阻尼線圈(13)相連，阻尼線圈(13)和永久磁鋼(10)構(gòu)成阻尼執(zhí)行器，隔震機(jī)構(gòu)包括陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(11)、第一超長(zhǎng)彈簧(9)、第二超長(zhǎng)彈簧(9)和與運(yùn)動(dòng)載體剛性連接的基座框架(8)，重力儀殼體(6)固定安裝在陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(11)之上，重力儀殼體(6)位于基座框架內(nèi)，基座框架、重力儀殼體(6)豎直方向的對(duì)稱軸與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(11)豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上，重力儀殼體(6)豎直方向的對(duì)稱軸位于測(cè)量彈簧(14)的軸線上，陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(11)的上表面與基座框架(8)的頂部通過第一超長(zhǎng)彈簧(9)、第二超長(zhǎng)彈簧(9)柔性連接，第一超長(zhǎng)彈簧(9)、第二超長(zhǎng)彈簧(9)的軸線均位于同一通過基座框架(8)豎直方向的對(duì)稱軸所在的平面內(nèi)，第一超長(zhǎng)彈簧(9)、第二超長(zhǎng)彈簧(9)到基座框架(8)豎直方向的對(duì)稱軸的距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置，其特征在于:所述隔震機(jī)構(gòu)還包括第一阻尼器(12)和第二阻尼器(12)，第一阻尼器(12)、第二阻尼器(12)對(duì)稱安裝于陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(11)與基座框架(8)的底部之間，第一阻尼器(12)的上、下兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有第一萬向節(jié)(16)和第二萬向節(jié)(16)，第一萬向節(jié)(16)位于第一阻尼器(12)與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之間，第二萬向節(jié)(16)位于第一阻尼器(12)與基座框架(8)的底部之間，第二阻尼器(12)的上、下兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有第三萬向節(jié)(16)和第四萬向節(jié)(16)，第三萬向節(jié)(16)位于第二阻尼器(12)與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)之間，第四萬向節(jié)(16)位于第二阻尼器(12)與基座框架(8)的底部之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動(dòng)態(tài)重力儀的主動(dòng)阻尼定位裝置，其特征在于:基座框架和重力儀殼體(6)呈圓柱狀，基座框架(8)、重力儀殼體(6)的旋轉(zhuǎn)軸與陀螺穩(wěn)定平臺(tái)(11)豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上。
【文檔編號(hào)】G01V7/16GK204129241SQ201420567113
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】劉雷鈞, 何建剛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所