一種電磁阻尼器及重力儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及重力儀技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電磁阻尼器及重力儀。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋重力儀工作時，外部動態(tài)環(huán)境的變化對觀測結(jié)果的影響，是海洋重力儀測量的主要誤差源。測量船在實(shí)施海洋重力測量時，六個自由度上都有可能產(chǎn)生運(yùn)動，進(jìn)而產(chǎn)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(shù)值是待測重力變化值的15?16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(chǎn)生很大的觀測誤差。所以海洋重力儀在海洋動態(tài)環(huán)境下實(shí)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(yùn)動、特別是垂直方向運(yùn)動對重力測量的影響，盡最大努力削弱動態(tài)環(huán)境變化對海洋重力測量產(chǎn)生干擾這一最大誤差源。
[0003]由于垂直擾動加速度具有周期性的特點(diǎn)，而且其周期遠(yuǎn)比重力加速度小，所以海洋重力儀一般都對采樣質(zhì)量施加強(qiáng)阻尼，把由垂直擾動加速度引起的采樣質(zhì)量的位移進(jìn)行大幅度的壓縮，然后再用數(shù)字濾波把剩余部分完全消除掉。海洋重力儀經(jīng)過強(qiáng)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(shí)際重力變化卻非常敏感。此外由于采樣質(zhì)量的運(yùn)動幅度被大幅度的壓縮，大大減小了機(jī)械結(jié)構(gòu)、電容傳感器以及零長彈簧技術(shù)不夠完善而產(chǎn)生的非線性誤差；同時還消除了垂直加速度的高次效應(yīng)。因此，先進(jìn)的阻尼技術(shù)是海洋重力儀能夠在復(fù)雜的海洋動態(tài)環(huán)境下實(shí)施高精度快速測量的重要保證。
[0004]有一種重力儀中應(yīng)用的是空氣阻尼器，這種儀器采用了斜拉擺桿式彈性系統(tǒng)，動力系數(shù)小，無需過大的阻尼系數(shù)即可滿足動態(tài)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(dāng)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(yùn)動壓縮空氣，從而產(chǎn)生較大阻尼將垂直擾動加速度的幅值壓縮到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。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(shù)，對垂直擾動的衰減幅度有限，而且由于空氣的可壓縮性，當(dāng)測量系統(tǒng)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(yùn)動的作用，反而還會增強(qiáng)這種垂直活塞運(yùn)動，引起更大的擾動誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種電磁阻尼器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的重力儀的抗干擾能力差的問題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本實(shí)用新型提供的電磁阻尼器，包括外殼，以及安裝于所述外殼中的:
[0008]具有空腔的采樣質(zhì)量塊，所述采樣質(zhì)量塊通過絲狀連接件與所述外殼相連；
[0009]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(zhì)量塊的空腔且與所述采樣質(zhì)量塊相連；
[0010]電渦流板，所述采樣質(zhì)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；
[0011]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；
[0012]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(zhì)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；
[0013]控制轉(zhuǎn)換電路，所述控制轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路將所述差分電容器輸出的差分電容轉(zhuǎn)換為電流并傳輸給所述載流線圈。
[0014]優(yōu)選地，所述載流線圈由直徑為0.07毫米的銅質(zhì)漆包線繞制而成。
[0015]優(yōu)選地，所述采樣質(zhì)量塊為管狀質(zhì)量塊，所述采樣質(zhì)量塊的外表面鍍有磁屏蔽層。
[0016]優(yōu)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(nèi)的三個所述絲狀連接件分別沿所述采樣質(zhì)量塊的周向均勻分布。
[0017]優(yōu)選地，所述采樣質(zhì)量塊上設(shè)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。
[0018]優(yōu)選地，所述絲狀連接件的兩端分別通過固裝在所述采樣質(zhì)量塊和所述外殼上的夾持裝置進(jìn)行固定，所述夾持裝置包括螺接在一起的一對金屬片。
[0019]優(yōu)選地，所述檢測彈簧通過柱狀連接件與所述采樣質(zhì)量塊相連，所述柱狀連接件設(shè)置于所述采樣質(zhì)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(zhì)量的空腔的內(nèi)壁固定連接，所述檢測彈簧與所述柱狀連接件的上端相連。
[0020]優(yōu)選地，所述柱狀連接件的底端伸入所述電渦流板并設(shè)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。
[0021]優(yōu)選地，所述外殼為圓柱狀殼體，所述圓柱狀殼體、所述采樣質(zhì)量塊、所述電渦流板和所述磁路裝置的豎直方向的穩(wěn)定軸在同一條直線上。
[0022]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的電磁阻尼器具有以下優(yōu)勢:
[0023]在本實(shí)用新型提供的電磁阻尼器中，由于采樣質(zhì)量塊通過絲狀連接件與殼體相連，因此采樣質(zhì)量塊在水平方向上不能相對外殼運(yùn)動，只能相對外殼產(chǎn)生沿豎直方向上的運(yùn)動。由于采樣質(zhì)量塊的底部與電渦流板的頂部相連，因此采樣質(zhì)量塊可帶動電渦流板靠近或遠(yuǎn)離磁路裝置。在使用過程中，當(dāng)采樣質(zhì)量塊受到垂直擾動加速度干擾時，采樣質(zhì)量塊帶動電渦流板向靠近或遠(yuǎn)離磁路裝置的方向運(yùn)動，也就是說，電渦流板在磁路裝置產(chǎn)生的磁場中上下運(yùn)動，從而使得電渦流板內(nèi)部的磁通發(fā)生變化，在電渦流板內(nèi)形成強(qiáng)大的電渦流，繼而產(chǎn)生一個反向的洛倫茲力，繼而產(chǎn)生阻尼阻礙采樣質(zhì)量塊運(yùn)動。而電渦流板產(chǎn)生的電渦流最終會轉(zhuǎn)化為焦耳熱釋放出去。
[0024]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(chǎn)生的磁場中，當(dāng)采樣質(zhì)量塊受到垂直擾動加速度干擾時，采樣質(zhì)量塊帶動電容動極板運(yùn)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(chǎn)生變化，因此，電容動極板分別與兩個電容定極板之間產(chǎn)生的電容也隨之變化，兩個電容之間的差值(差分電容)經(jīng)由控制轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)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(zhì)量塊的運(yùn)動趨勢相反，因此載流線圈形成的電阻尼可以進(jìn)一步衰減掉一部分采樣質(zhì)量快受到的垂直擾動。
[0025]由于本實(shí)用新型提供的電磁阻尼器利用導(dǎo)體(電渦流板)在磁場中運(yùn)動產(chǎn)生電渦流效應(yīng)，以及載流導(dǎo)體(載流線圈)在外磁場中受安培力的基本原理，對環(huán)境溫度波動不敏感，時間常數(shù)小，重力變化滯后小，也不存在流體對流力的影響，本實(shí)用新型提供的電磁阻尼器具有阻尼系數(shù)大、非接觸、無機(jī)械摩擦和磨損、無須潤滑、維護(hù)方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)將本實(shí)用新型提供的電磁阻尼器應(yīng)用于海洋重力儀時，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的海洋重力儀，應(yīng)用本實(shí)用新型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。
[0026]本實(shí)用新型的另一目的在于提出重力儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的重力儀的抗干擾能力差的冋題。
[0027]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0028]一種重力儀，所述重力儀包括如上述技術(shù)方案所述的電磁阻尼器。
[0029]所述重力儀與上述電磁阻尼器相對