例電磁鐵的出力正比于勵磁線圈的電流，勵磁線圈的阻抗在勵磁電壓變化不大的情況下，其阻抗變化可以忽略不計，所以比例電磁鐵3的出力噪聲正比于PID運算控制器8的輸出電壓噪聲，設(shè)工作時PID運算控制器8輸出電壓為IV，地表重力加速度約為9.8ms_2，PID運算控制器電壓=lV*(±40Xl(T8ms-2/9.8ms-2)，則電壓噪聲約為±4*1(T8V，約±40nV，因PID屬于閉環(huán)控制，輸出電壓不要求絕對值準(zhǔn)確，因此，只要PID運算控制器輸出的噪聲小于40nV即可，美國Maxim公司客戶應(yīng)用工程師Kevin Frick (Kevin Frick，2007，降低電源的輸出電壓噪聲)以MAX1857線性穩(wěn)壓器例(MAX1857，輸出噪聲電平不低于2000nV/ V Hz,在IkHz以下時不低于1600nV/ V Hz)，通過增加一個外部晶體管和簡單的RC低通濾波器，可將電路的電源噪聲降低46dB，并且在200Hz處能夠獲得7nV/ V Hz的噪聲電平，即噪聲被衰減了 200倍，因此，通過類似方法，低于40nV的噪聲電源是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
[0045]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于比例電磁鐵的隔振機構(gòu)，其特征在于，包括載荷桿(I)、第一平衡機構(gòu)(2)、比例電磁鐵(3)、第二平衡機構(gòu)(4)、微位移傳感器(6)和PID運算控制器⑶； 所述載荷桿(I)與所述比例電磁鐵(3)的縱中軸線重合，所述載荷桿(I)的長度大于所述比例電磁鐵(3)的長度，所述載荷桿(I)的一端用于承載待隔振系統(tǒng)； 所述第一平衡機構(gòu)(2)與所述載荷桿(I)的一端固定連接，所述第二平衡機構(gòu)(4)與所述載荷桿(I)的另一端固定連接，所述第一平衡機構(gòu)(2)和所述第二平衡機構(gòu)(4)用于提供能夠限制所述載荷桿⑴位于所述比例電磁鐵⑶的縱中軸線上的水平張力； 所述微位移傳感器出)的輸入端連接至所述載荷桿(I)的另一端，所述微位移傳感器(6)用于測量所述載荷桿⑴與所述比例電磁鐵(3)外殼的縱向相對位置； 所述PID運算控制器(8)的輸入端連接至所述微位移傳感器￠)的輸出端，所述PID運算控制器⑶的輸出端與所述比例電磁鐵⑶連接；所述PID運算控制器⑶用于對所述縱向相對位置進行PID運算后，輸出閉環(huán)控制信號； 所述比例電磁鐵(3)在所述閉環(huán)控制信號的作用下工作在線性工作區(qū)，輸出與位移無關(guān)的力，并作用在所述載荷桿(I)上使得所述載荷桿(I)處于懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)低頻的隔振。
2.如權(quán)利要求1所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述載荷桿(I)為中空管結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述第一平衡機構(gòu)(2)和所述第二平衡機構(gòu)(4)結(jié)構(gòu)相同，均包括多組由輕質(zhì)彈簧及彈簧張力調(diào)節(jié)器構(gòu)成的平衡單元，多組平衡單元呈中心輻射對稱均勻分布在同一高度，所述輕質(zhì)彈簧的一端與所述載荷桿(I)連接，所述輕質(zhì)彈簧的另一端與所述彈簧張力調(diào)節(jié)器連接，所述彈簧張力調(diào)節(jié)器固定在所述比例電磁鐵(3)上。
4.如權(quán)利要求1所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述比例電磁鐵(3)包括極靴(3-1)、第一導(dǎo)磁環(huán)(3-2)、隔磁環(huán)(3-3)、第二導(dǎo)磁環(huán)(3-4)、殼體(3-5)、第二限位環(huán)(3_6)、銜鐵(3-7)、勵磁線圈(3-8)、行程間隙(3-9)和第一限位環(huán)(3-10); 所述極靴(3-1)與所述殼體(3-5)固定連接；所述第一導(dǎo)磁環(huán)(3-2)上端面與所述極靴(3-1)固定連接，所述第一導(dǎo)磁環(huán)(3-2)下端面與所述隔磁環(huán)(3-3)上端面固定連接，且連接部位成第一斜角； 所述隔磁環(huán)(3-3)下端面與所述第二導(dǎo)磁環(huán)(3-4)上端面固定連接，所述第二導(dǎo)磁環(huán)(3-4)下端面與所述殼體(3-5)固定連接； 所述第一導(dǎo)磁環(huán)(3-2)、所述隔磁環(huán)(3-3)和所述第二導(dǎo)磁環(huán)(3-4)組成一圓筒，圓筒縱中軸線與比例電磁鐵(3)縱中軸線重合，圓筒外壁的一部分與勵磁線圈(3-8)內(nèi)圈緊密接觸，圓筒外壁的多余部分與殼體(3-5)相接觸，圓筒內(nèi)徑大于銜鐵(3-7)外徑，圓筒內(nèi)設(shè)有銜鐵(3-7)，銜鐵(3-7)位于比例電磁鐵(3)的縱中軸線上，勵磁線圈(3-8)外壁與殼體(3-5)內(nèi)側(cè)接觸，勵磁線圈(3-8)下端面與殼體(3-5)接觸，勵磁線圈(3-8)上端口與極靴(3-1)接觸； 所述極靴(3-1)、所述第一導(dǎo)磁環(huán)(3-2)、所述第二導(dǎo)磁環(huán)(3-4)和所述殼體(3-5)構(gòu)成磁回路，所述銜鐵(3-7)上端面有所述第一限位環(huán)(3-10)，所述第一限位環(huán)(3-10)與所述極靴(3-1)固定連接，所述銜鐵(3-7)下端面有所述第二限位環(huán)(3-6)，所述第二限位環(huán)(3-6)與所述殼體(3-5)固定連接，所述第二限位環(huán)(3-6)上端面與所述第一限位環(huán)(3-10)的下端面間的空隙為行程間隙(3-9)。
5.如權(quán)利要求4所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)磁環(huán)(3-2)下端面與所述隔磁環(huán)(3-3)上端面固定連接形成的所述第一斜角為15°?50°。
6.如權(quán)利要求4所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，由所述第一導(dǎo)磁環(huán)(3-2)、所述隔磁環(huán)(3-3)和所述第二導(dǎo)磁環(huán)(3-4)組成的所述圓筒內(nèi)徑與所述銜鐵(3-7)外徑之差為0.1mm ?Imm0
7.如權(quán)利要求4所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，行程間隙(3-9)的范圍介于0.1mm?Imm0
8.如權(quán)利要求4所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述第一限位環(huán)(3-10)和所述第二限位環(huán)(3-6)均由非磁材料制成，所述銜鐵(3-7)由磁材料制成，所述第一限位環(huán)(3-10)和所述第二限位環(huán)(3-6)將所述銜鐵(3-7)限定在所述電磁鐵(3)的線性工作區(qū)內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述銜鐵(3-7)為中空結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的隔振機構(gòu)，其特征在于，所述隔振機構(gòu)還包括與所述比例電磁鐵(3)外殼下端相連的腳釘(5)，所述腳釘(5)用于支撐整個隔振機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)所述腳釘(5)使得所述比例電磁鐵(3)豎直。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于比例電磁鐵的隔振機構(gòu)，包括載荷桿、第一平衡機構(gòu)、比例電磁鐵、第二平衡機構(gòu)、微位移傳感器和PID運算控制器；載荷桿與比例電磁鐵的縱中軸線重合，載荷桿的一端用于承載待隔振系統(tǒng)；第一平衡機構(gòu)和第二平衡機構(gòu)用于提供能夠限制載荷桿位于比例電磁鐵的縱中軸線上的水平張力；微位移傳感器的輸出端與PID運算控制器連接；PID運算控制器的輸出端與比例電磁鐵連接；PID運算控制器用于對縱向相對位置進行PID運算后，輸出閉環(huán)控制信號；比例電磁鐵在閉環(huán)控制信號的作用下工作在線性工作區(qū)，輸出與位移無關(guān)的力，并作用在載荷桿上使得載荷桿處于懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)低頻的隔振。本發(fā)明能夠滿足高精度絕對重力測量的隔振需求。
【IPC分類】F16F6-00, G05B11-42, H01F7-12
【公開號】CN104637646
【申請?zhí)枴緾N201410848744
【發(fā)明人】薛懷平, 田蔚, 郝曉光, 鐘敏
【申請人】中國科學(xué)院測量與地球物理研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月30日