簧片式重力梯度仪干扰模态分析与抑制研究

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重力梯度测量在资源勘探、灾害预警、重力辅助导航等方面具有十分广泛的应用前景。针对E(?)tv(?)s扭秤重力梯度仪存在的测量效率低和稳定性差的问题,课题组提出了用簧片替代悬丝的研究方案。本文针对簧片式重力梯度仪原理样机研制过程中出现的干扰模态问题,对干扰模态进行了理论建模,给出了系统检测到的模态信号特征,讨论了干扰模态的控制策略,并通过仿真实现了对干扰模态信号的控制,抑制了干扰模态的振动。首先,对簧片式重力梯度仪原理进行了介绍,描述了原理样机研制过程中所出现的干扰模态问题,并具体分析了干扰模态的来源,讨论了其对测量的影响。通过对干扰模态的理论建模,给出了其频率满足的解析解,并验证了解析解的正确性。结合建模过程,进一步完成了对系统检测到的干扰模态信号的分析。其次,为了抑制干扰模态对测量的影响,对控制策略进行了分析,提出了上下检验质量组合控制方案。运用组合测量原理,基于Simulink建立了系统仿真控制平台,实现了对实验测得的干扰模态信号的控制。控制结果表明,上下检验质量组合模式能有效抑制干扰模态的振动对系统测量分辨率产生的影响。最后,建立了有干扰模态频率信号存在的参数设计流程,并对上下检验质量组合测量模式下的簧片式重力梯度仪参数进行了分析,给出了机械部分参数和装配电路参数,为后续的实验研究提供了初步的设计参考。
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