磁流体动力学效应描述的是一种导电流体介质在磁场中的运动规律,其核心主要是导电流体的速度场与磁场之间发生的电磁耦合。基于磁流体动力学效应基本原理的角随机颤振传感器可以实现高精度、宽频微角振动的测量,其在高精度对地遥感、地面遥感图像数据修正、空间通信精确指向等应用中发挥着不可替代的关键作用。本文主要围绕传感器的工作原理,模型推导以及方案设计与实现进行讨论,主要研究内容如下:1、基于磁流体动力学效应(即导电流体在磁场中的流动性及电磁感应现象的耦合情况),结合液体惯性、粘度、浸润性等因素,深入研究传感器导电流体环输出的数学建模。其次,根据技术指标需求,设计传感器电磁阻尼、机械阻尼、导电流体电阻率等各项参数。2、研究高精度磁场设计方案。为取得足够检测信号,要设计出合理、均匀分布的磁场。利用Maxwell电磁有限元分析软件进行导电流体中磁场分布的计算,以验证设计方案的合理性。此外,对传感器结构进行合理优化设计,使其具有紧凑的结构、较小的尺寸、封闭的磁场和良好的密封性等。3、根据传感器模型传递函数以及传感器内部磁场强度、外形尺寸、角速度敏感量级的约束,推算传感器输出信号量级。为实现传感器高频弱电压的精确检测,深入研究电压检测电路中噪声干扰抑制技术,确保不能让电路本身的噪声干扰信号影响传感器输出信号的提取。4、结合传递函数建模分析,根据参数调整及性能指标的要求,进行了流体环设计、磁路仿真及结构参数设计和微弱信号放大回路设计等。通过大量的仿真工作和试验验证来不断调整传感器的结构参数和部件参数,并确定了传感器的最终设计参数。5、针对预期研究目标,依据关键技术参数,进而对传感器进行设计,并开展了传感器原理样机的研制,进行了相关的试验来验证理论模型和设计。