● 摘要
在科学研究和生产活动的许多领域中，人们越来越关注超低频大振幅振动的测量问题，为了确保量值的准确性，以及量值溯源和传递链的完整性，必须开展建立超低频大振幅振动校准装置的研究工作。超低频大振幅振动校准的是对超低频振动传感器（配套仪器）进行校准，采用激光干涉法测量正弦振动量值，同时测量安装在振动台面上的传感器的输出，将二者的输出进行比较而得到被校传感器灵敏度的幅值和相移。被校传感器的灵敏度校准不确定度主要由标准通道、被校通道以及振动台的特性来决定。论文的第一个关键技术研究是振动台反馈控制。超低频大振幅振动台的工作频率范围为0.01Hz~20Hz，最大位移峰峰值为1m，采用电磁激励磁场、气浮导轨实现性能稳定的水平电磁振动台。由于振动频率较低、振动位移较大，实际振动台存在台面信噪比低、波形失真度大等问题，文章主要对这两个问题进行研究和分析，采用闭环控制抑制噪声，增强系统的抗干扰能力，提高台面信噪比；采用谐波反馈对波形失真进行控制，使波形失真控制在一定范围内，满足加速度谐波失真小于2%的校准要求。论文第二个关键技术研究是大位移的绝对测量。以典型迈克耳逊干涉光路为技术出发点，针对零差和外差两种激光干涉仪展开，分析了各自的优缺点，为测量方案的确定提供参考。论文第三个关键技术研究是数据处理软件。文章对可利用的几种软件解调方案进行了分析、比较，以正弦逼近法作为优选方案，结合系统数据采集和校准过程，解决数据量大、数据处理时间长和校准实时性之间的矛盾，最终确定包括数据同步采集、相位解调和展开、零相移滤波、最小二乘拟合、校准运算的全套数据处理方案，为系统快速、准确、可靠地进行振动传感器校准打下基础。