基于激光干涉的微重力加速度测量方法

为了研究环境的微重力水平及其对科学实验的影响,通常使用石英挠性或静电悬浮等力平衡式加速度计测量微重力大小,但两者都属于相对加速度测量,石英挠性加速度计有偏值,精度有限,静电悬浮式则量程较小。受绝对重力仪的启发,提出使用激光干涉方式测量绝对微重力的方法,以期取得更好的测量精度。相较于传统的微重力测量手段,通过改进的马赫-曾德尔干涉方法,周期性测量目标质量块的绝对位移,进而通过软件拟合,得到微重力加速度变化值。首先采用数值仿真模拟落塔运行过程中运行状态、微重力来源以及误差来源,定性分析其运动过程。指标分析与仿真表明微重力加速度测量频率在100 Hz时,精度可以达到测量值的10-4量级,在1 Hz时,精度可以达到测量值的10-6量级。研制了地面样机,进行了重力加速度的实验,以及通过小型落塔设备进行的微重力实验,通过信号处理,解算实际加速度值,并与理论值进行比较。微重力实验结果验证了利用激光干涉仪测量微重力加速度的可行性。