惯性传感器地面弱力测量系统热设计

作     者：任丽敏 陈立恒 孟旭 王智 REN Li-min;CHEN Li-heng;MENG Xu;WANG Zhi

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学院杭州310024 

出 版 物：《中国光学(中英文)》 (Chinese Optics)

年 卷 期：2023年第16卷第6期

页      面：1404-1413页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082504[工学-人机与环境工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划资助(No.2020YFC2200600)。 

主　　题：引力波 惯性传感器 热设计 PID控制 

摘      要：为了满足惯性传感器地面弱力测量系统的超高温度稳定性要求,对整个系统进行了热设计。首先,介绍了惯性传感器地面弱力测量系统的结构、敏感结构传热路径和内部热源。其次,根据系统热控指标要求,提出了采用三级热控结构和比例积分微分(PID)控制算法相结合的高精度热控方式,减少温度噪声对惯性传感器探测灵敏度的影响。然后,采用UG/NX软件建立有限元模型,并进行了不同工况条件下的热分析计算,得到了惯性传感器地面弱力测量系统在时域上达到平衡后的温度变化值为(1.2~1.6)×10^(−5)K。最后,将惯性传感器地面弱力测量系统在时域上的温度分布在频域上进行描述,得到惯性传感器敏感结构的温度稳定性结果。分析结果表明,在当前热控措施下,惯性传感器敏感结构的温度稳定性均优于10^(−4)K/Hz^(1/2),满足热控指标需求,热设计方案合理可行。