一種電磁阻尼器及重力儀制造技術

本實用新型專利技術提供了一種電磁阻尼器及重力儀，涉及重力儀技術領域，為解決現有技術中的重力儀的抗干擾能力差的問題。所述電磁阻尼器包括外殼，以及安裝于外殼中的:采樣質量塊、檢測彈簧、電渦流板、磁路裝置、差分電容器和控制轉換電路；檢測彈簧的一端與外殼相連，另一端與采樣質量塊相連；電渦流板的頂部與采樣質量塊的底部相連，底部連接有筒狀骨架，筒狀骨架上纏繞有載流線圈；電渦流板的底部和筒狀骨架均位于磁路裝置中；差分電容器包括兩個電容定極板和一個電容動極板；控制轉換電路分別與差分電容器和載流線圈相連，控制轉換電路將差分電容器輸出的差分電容轉換為電流并傳輸給載流線圈。所述電磁阻尼器的抗干擾能力強，檢測精度高。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及重力儀
，尤其是涉及一種電磁阻尼器及重力儀。
技術介紹
海洋重力儀工作時，外部動態環境的變化對觀測結果的影響，是海洋重力儀測量的主要誤差源。測量船在實施海洋重力測量時，六個自由度上都有可能產生運動，進而產生擾動加速度，這其中垂直方向的擾動加速度對海洋重力測量的影響最大。這種擾動加速度數值是待測重力變化值的105～106倍，和需要測量的重力加速度混雜在一起，給海洋重力測量帶來很大的困難，并產生很大的觀測誤差。所以海洋重力儀在海洋動態環境下實施測量的前提，就是采取各種措施消除測量船在各個自由度的運動、特別是垂直方向運動對重力測量的影響，盡最大努力削弱動態環境變化對海洋重力測量產生干擾這一最大誤差源。由于垂直擾動加速度具有周期性的特點，而且其周期遠比重力加速度小，所以海洋重力儀一般都對采樣質量施加強阻尼，把由垂直擾動加速度引起的采樣質量的位移進行大幅度的壓縮，然后再用數字濾波把剩余部分完全消除掉。海洋重力儀經過強阻尼處理后，對高頻的垂直擾動加速度反映非常遲鈍，垂直擾動對重力儀的影響可以減小到10-6，甚至更小，而對變化比較緩慢、頻率很低的實際重力變化卻非常敏感。此外由于采樣質量的運動幅度被大幅度的壓縮，大大減小了機械結構、電容傳感器以及零長彈簧技術不夠完善而產生的非線性誤差；同時還消除了垂直加速度的高次效應。因此，先進的阻尼技術是海洋重力儀能夠在復雜的海洋動態環境下實施高精度快速測量的重要保證。有一種重力儀中應用的是空氣阻尼器，這種儀器采用了斜拉擺桿式彈性系統，動力系數小，無需過大的阻尼系數即可滿足動態測量要求。擺桿處于一對空氣阻尼器中間，可以在垂直與水平方向都提供阻尼。當受到外部垂直擾動加速度影響時，擺桿帶動阻尼器中活塞上下運動壓縮空氣，從而產生較大阻尼將垂直擾動加速度的幅值壓縮到設計范圍內。但是空氣阻尼器具有很多的局限性，無法得到大的阻尼系數，對垂直擾動的衰減幅度有限，而且由于空氣的可壓縮性，當測量系統的振動周期較短時，空氣阻尼器不但沒有阻礙垂直方向活塞運動的作用，反而還會增強這種垂直活塞運動，引起更大的擾動誤差。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種電磁阻尼器，以解決現有技術中的重力儀的抗干擾能力差的問題。為達到上述目的，本技術的技術方案是這樣實現的：本技術提供的電磁阻尼器，包括外殼，以及安裝于所述外殼中的:具有空腔的采樣質量塊,所述采樣質量塊通過絲狀連接件與所述外殼相連；檢測彈簧,所述檢測彈簧的一端與所述外殼相連，另一端伸入所述采樣質量塊的空腔且與所述采樣質量塊相連；電渦流板,所述采樣質量塊的底部與所述電渦流板的頂部相連，所述電渦流板的底部連接有筒狀骨架，所述筒狀骨架上纏繞有載流線圈；磁路裝置,所述電渦流板的底部和所述筒狀骨架均位于所述磁路裝置中；差分電容器,所述差分電容器包括兩個電容定極板和一個電容動極板，所述電容定極板與所述外殼相連，所述電容動極板與所述采樣質量塊相連，且所述電容動極板位于兩個所述電容定極板之間；控制轉換電路，所述控制轉換電路分別與所述差分電容器和所述載流線圈相連，所述控制轉換電路將所述差分電容器輸出的差分電容轉換為電流并傳輸給所述載流線圈。優選地，所述載流線圈由直徑為0.07毫米的銅質漆包線繞制而成。優選地，所述采樣質量塊為管狀質量塊，所述采樣質量塊的外表面鍍有磁屏蔽層。優選地，所述絲狀連接件有兩組，每組包括三個所述絲狀連接件，每組內的三個所述絲狀連接件分別沿所述采樣質量塊的周向均勻分布。優選地，所述采樣質量塊上設置有一對用于抵消拉力的扭矩彈簧，所述扭矩彈簧位于兩組所述絲狀連接件之間，且與兩組所述絲狀連接件之間的距離相等。優選地，所述絲狀連接件的兩端分別通過固裝在所述采樣質量塊和所述外殼上的夾持裝置進行固定，所述夾持裝置包括螺接在一起的一對金屬片。優選地，所述檢測彈簧通過柱狀連接件與所述采樣質量塊相連，所述柱狀連接件設置于所述采樣質量塊的空腔底端，所述柱狀連接件的外圓柱面與所述采樣質量的空腔的內壁固定連接，所述檢測彈簧與所述柱狀連接件的上端相連。優選地，所述柱狀連接件的底端伸入所述電渦流板并設置有翻邊，所述柱狀連接件通過所述翻邊與所述電渦流板卡合連接。優選地，所述外殼為圓柱狀殼體，所述圓柱狀殼體、所述采樣質量塊、所述電渦流板和所述磁路裝置的豎直方向的穩定軸在同一條直線上。相對于現有技術，本技術所述的電磁阻尼器具有以下優勢：在本技術提供的電磁阻尼器中，由于采樣質量塊通過絲狀連接件與殼體相連，因此采樣質量塊在水平方向上不能相對外殼運動，只能相對外殼產生沿豎直方向上的運動。由于采樣質量塊的底部與電渦流板的頂部相連，因此采樣質量塊可帶動電渦流板靠近或遠離磁路裝置。在使用過程中，當采樣質量塊受到垂直擾動加速度干擾時，采樣質量塊帶動電渦流板向靠近或遠離磁路裝置的方向運動，也就是說，電渦流板在磁路裝置產生的磁場中上下運動，從而使得電渦流板內部的磁通發生變化，在電渦流板內形成強大的電渦流，繼而產生一個反向的洛倫茲力，繼而產生阻尼阻礙采樣質量塊運動。而電渦流板產生的電渦流最終會轉化為焦耳熱釋放出去。同時，由于在電渦流板的底部連接有筒狀骨架，筒狀骨架上纏繞有載流線圈，因此載流線圈位于磁路裝置產生的磁場中，當采樣質量塊受到垂直擾動加速度干擾時，采樣質量塊帶動電容動極板運動，從而使得電容動極板與兩個電容定極板之間的距離均產生變化，因此，電容動極板分別與兩個電容定極板之間產生的電容也隨之變化，兩個電容之間的差值(差分電容)經由控制轉換電路轉換成電流傳輸給載流線圈，由于載流線圈受到的磁場安培力的作用剛好與采樣質量塊的運動趨勢相反，因此載流線圈形成的電阻尼可以進一步衰減掉一部分采樣質量快受到的垂直擾動。由于本技術提供的電磁阻尼器利用導體(電渦流板)在磁場中運動產生電渦流效應，以及載流導體(載流線圈)在外磁場中受安培力的基本原理，對環境溫度波動不敏感，時間常數小，重力變化滯后小，也不存在流體對流力的影響，本技術提供的電磁阻尼器具有阻尼系數大、非接觸、無機械摩擦和磨損、無須潤滑、維護方便、可靠性高等優點。當將本技術提供的電磁阻尼器應用于海洋重力儀時，相對于現有技術中的海洋重力儀，應用本技術提供的電磁阻尼器的海洋重力儀對海浪這種低頻、大幅值垂直擾動具有更好的壓縮效果，可以極大的提高重力儀的精度，滿足快速高效大范圍海洋重力測量。本技術的另一目的在于提出重力儀，以解決現有技術中的重力儀的抗干擾能力差的問題。為達到上述目的，本技術的技術方案是這樣實現的：一種重力儀，所述重力儀包括如上述技術方案所述的電磁阻尼器。所述重力儀與上述電磁阻尼器相對于現有技術所具有的優勢相同，在此不再贅述。附圖說明為了更清楚地說明本技術具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本技術的一些實施方式，對于本領域本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電磁阻尼器，其特征在于，包括外殼，以及安裝于所述外殼中的：具有空腔的采樣質量塊，所述采樣質量塊通過絲狀連接件與所述外殼相連；檢測彈簧，所述檢測彈簧的一端與所述外殼相連，另一端伸入所述采樣質量塊的空腔且與所述采樣質量塊相連；電渦流板，所述采樣質量塊的底部與所述電渦流板的頂部相連，所述電渦流板的底部連接有筒狀骨架，所述筒狀骨架上纏繞有載流線圈；磁路裝置，所述電渦流板的底部和所述筒狀骨架均位于所述磁路裝置中；差分電容器，所述差分電容器包括兩個電容定極板和一個電容動極板，所述電容定極板與所述外殼相連，所述電容動極板與所述采樣質量塊相連，且所述電容動極板位于兩個所述電容定極板之間；控制轉換電路，所述控制轉換電路分別與所述差分電容器和所述載流線圈相連，所述控制轉換電路將所述差分電容器輸出的差分電容轉換為電流并傳輸給所述載流線圈。

【技術特征摘要】
1.一種電磁阻尼器，其特征在于，包括外殼，以及安裝于所述外殼中的：
具有空腔的采樣質量塊，所述采樣質量塊通過絲狀連接件與所述外殼相連；
檢測彈簧，所述檢測彈簧的一端與所述外殼相連，另一端伸入所述采樣質量塊的空腔且與所述采樣質量塊相連；
電渦流板，所述采樣質量塊的底部與所述電渦流板的頂部相連，所述電渦流板的底部連接有筒狀骨架，所述筒狀骨架上纏繞有載流線圈；
磁路裝置，所述電渦流板的底部和所述筒狀骨架均位于所述磁路裝置中；
差分電容器，所述差分電容器包括兩個電容定極板和一個電容動極板，所述電容定極板與所述外殼相連，所述電容動極板與所述采樣質量塊相連，且所述電容動極板位于兩個所述電容定極板之間；
控制轉換電路，所述控制轉換電路分別與所述差分電容器和所述載流線圈相連，所述控制轉換電路將所述差分電容器輸出的差分電容轉換為電流并傳輸給所述載流線圈。
2.根據權利要求1所述的電磁阻尼器，其特征在于，所述載流線圈由直徑為0.07毫米的銅質漆包線繞制而成。
3.根據權利要求1所述的電磁阻尼器，其特征在于，所述采樣質量塊為管狀質量塊，所述采樣質量塊的外表面鍍有磁屏蔽層。
4.根據權利要求3所述的電磁阻尼器，其特征在于，所述絲狀連接件有兩組，每組包括三個所述絲狀連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳鵬飛，汪龍，鄒舟，柳林濤，
申請(專利權)人：中國科學院測量與地球物理研究所，
類型：新型
國別省市：湖北;42