【摘要】：在傳統(tǒng)慣性加速度測量系統(tǒng)中,加速度計的感應(yīng)質(zhì)量塊均與測量系統(tǒng)殼體彈性連接。當(dāng)有加速度輸入時,加速度信號通過感應(yīng)質(zhì)量塊獲得。彈性連接影響加速度測量結(jié)果的精度。本文設(shè)計出以懸浮磁體作為測量元件的加速度測量系統(tǒng),屬于絕對式加速度測量系統(tǒng)。與傳統(tǒng)加速度測量系統(tǒng)相比,此系統(tǒng)測量元件與殼體無機(jī)械連接、無摩擦損耗、測量靈敏度高。測量系統(tǒng)通過磁場變化來測量懸浮磁體的相對位移,將機(jī)械環(huán)節(jié)的影響減小到最低程度,提高了加速度測量的靈敏度。該系統(tǒng)能方便地測量來自各方向的加速度。本文設(shè)計了排斥式磁懸浮加速度測量系統(tǒng),建立了由永久磁鐵、電磁線圈、霍爾位移傳感器、控制電路組成的磁懸浮系統(tǒng)。分析了各個組成部分的工作原理,推導(dǎo)出了系統(tǒng)的動態(tài)學(xué)方程。根據(jù)霍爾傳感器的輸出特性及懸浮磁體的運(yùn)動方程,在理論上驗證了排斥式磁懸浮加速度測量系統(tǒng)的可行性。通過Maxwell磁場仿真軟件對排斥式測量系統(tǒng)中懸浮磁體的各位置受力情況進(jìn)行了磁場仿真。受力情況表明,環(huán)形永久磁鐵可以為懸浮磁體提供豎直方向力,在懸浮磁體偏離中心時,水平向受力與相對位移成正比。據(jù)此建立了排斥式磁懸浮加速度測量系統(tǒng)的控制電路。通過標(biāo)準(zhǔn)激振實驗平臺對排斥式加速度測量系統(tǒng)進(jìn)行了實驗,檢驗了實驗裝置的運(yùn)行可靠性,并測量出系統(tǒng)的固有頻率。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)通過對電路優(yōu)化提高了加速度測量系統(tǒng)的測量范圍、抗沖擊能力。對實驗裝置的應(yīng)用進(jìn)行了分析,并對被測物體、小型汽車和地鐵機(jī)車的加速度進(jìn)行了實地測量。實驗結(jié)果表明,排斥式磁懸浮加速度測量系統(tǒng)比現(xiàn)有陀螺儀式加速度計分辨率高適合測量較高頻加速度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH824.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2598528