The fundamental physics explorer: An ESA technology reference study

ESA technology reference studies are used as a process to identify key technologies and technical challenges of potential future missions not yet in the science programme. This paper reports on the study of the Fundamental Physics Explorer (FPE), a re-usable platform targeted to small missions testing fundamental laws of physics in space. The study addresses three specific areas of interest: special and general relativity tests based on atomic clocks, experiments on the Weak Equivalence Principle (WEP), and studies of Bose–Einstein condensates under microgravity conditions. Starting from preliminary science objectives and payload requirements, three reference missions in the small/medium class range are discussed, based on a re-adaptation of the LISA Pathfinder spacecraft. A 700/3600 km elliptic orbit has been selected to conduct clock tests of special and general relativity, a 700 km circular orbit to perform experiments on the Weak Equivalence Principle and to study Bose–Einstein condensates, each mission being based on a three-axis stabilised spacecraft. It was determined that adaptation of LISA Pathfinder would be required in order to meet the demands of the FPE missions. Moreover it was established that specific payload and spacecraft technology development would be required to realise such a programme.     

基于MMA7455的跌倒检测和报警系统

跌倒是老年人意外伤亡的首要原因,老年人跌倒后不能马上救治更是延误了最佳的抢救时间。基于此,本文提出了一种基于三轴加速传感器的老年人跌倒检测和报警系统。三轴加速传感器MMA7455可以获得老人运动数据,本文通过分析日常活动和跌倒的特征,设计出跌倒检测算法。报警模块使用android手机端,通过百度地图提供的定位和地址反解析功能,可以向家人和医院发送精准的报警数据。     

惯性加速度计电流电压转换误差研究

在以压频转换为核心的石英挠性加速度计的数据采集应用中,以何种方式实现电流电压转换并保证引入误差最小,尚未有明确的计算与论证。本文通过对几种可能出现的电流电压转换方式的误差进行分析和计算,从基础结构上明确了这几种转换方式的优劣,得到了最佳转换方案。     

静电加速度计对重力卫星平台的要求分析

静电加速度计是重力卫星的核心有效载荷,其非保守力测量精度是地球重力场反演任务成功执行的有效保证。文章分析了静电加速度计的测量信号以及对重力卫星平台的指标要求,重点指出满足这些要求应解决的关键技术,最后建议我国开展重力卫星研究。     

MEMS加速度传感器计量检测技术的研究进展

MEMS加速度传感器在计量检测中有着广泛的应用。本文综述了MEMS加速度传感器的发展概况,总结了其分类方法、工作原理及特点,并提出发展趋势。     

基于DSP和FPGA的静电悬浮加速度计控制器设计

针对静电悬浮加速度计高稳定悬浮控制和极微小加速度信号处理需求，设计了一种基于数字信号处理（digital signal processor,DSP)和现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA)的加速度计控制器。该控制器采用DSP作为主控芯片，FPGA为辅助控制芯片。基于加速度计的工作特性，设计了一种加速度计工作模式切换控制策略，可根据加速度计当前工作状态，自动或者手动切换工作模式。基于加速度计的工作原理和测量需求，设计开发了基于FPGA的比例、积分、微分(proportional integral derivative,PID)控制算法和有限冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波算法。为验证该控制器的控制性能，开展了地面高压悬浮实验。结果表明，该控制器及控制算法可以快速准确地实现加速度计稳定悬浮控制和模式切换，并且可以实现软件在轨重构和控制参数在轨更新，为后续重力场探测、空间引力波探测以及自主导航等提供了工程参考依据。     

光纤环非互易相位误差尾纤补偿方法研究CSCD

针对光纤环的热致非互易误差的补偿方法进行研究,并通过仿真分析与实验验证,证明了某种光纤环尾纤长度与光纤环热致非互易误差之间的关系。根据等效介质理论和Mohr理论,建立了光纤环热致非互易相位误差仿真分析模型,并利用该模型计算了不同温度环境条件下,某类型光纤环顺逆时针方向光纤长度发生变化时,陀螺仪输出的全温零位漂移的变化量。仿真及实验结果表明,在1℃/min温变速率条件下,总长约800m的光纤环圈顺逆时针方向光纤长度相差约0.5m时,光纤环全温零位漂移量缩小了0.4(°)/h。研究结果得出了针对此类型的光纤环,当光纤环尾纤每减少0.5m,其热致非互易相位误差减小0.4(°)/h的规律。该项研究成果为后续优化光纤环的全温精度奠定了基础。     

实用化光力加速度计中单微球重复起支技术

针对光力加速度计的小型化应用，设计并制作了一种基于V型槽的片上光纤光阱，并采用机械振动方法实现了单微球重复起支。理论研究了利用机械振动方法实现微球起支、捕获的动力学过程。结果表明，只有当微球脱离捕获室底面的初始速度满足一定范围时才能稳定捕获，该初始速度范围与捕获室的几何参数有关。提出了利用两光纤中相向传播光的耦合功率监测微球捕获状态的方法，并通过实验完成了微球起支过程的自动控制，实现了单微球的重复起支与捕获。该片上光纤光阱制备方法和单微球重复起支技术可推动光力加速度计的实用化进程。