一种静电支撑式光学检测法测量三维加速度的方法技术

本发明专利技术公开了一种静电支撑式光学检测法测量三维加速度的方法。本发明专利技术以液体物质作为敏感质量体、采用正六面体结构、用光学检测法检测液体形状和位置变化、用静电力平衡惯性力实现三维加速度的测量。本发明专利技术检测三维加速度的方法，以液体作为敏感质量体，可在大冲击或高过载后恢复正常工作；采用静电支撑技术，静电力和惯性力是线性关系，具有灵敏度高、量程范围宽等特点。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种静电支撑式光学检测法测量三维加速度的方法，其特征在于，该方法是以金属液体作为敏感质量体、用光学检测法检测液体形变、用静电力平衡惯性力测量加速度，该方法在液体光学检测式三维加速度计上实现，该液体光学检测式三维加速度计包括绝缘球腔（3）、固定于绝缘球腔（3）外表面的圆电极（1）和与圆电极（1）相连的电极引线（2），绝缘球腔（3）内封装有玻璃正六面体（4），玻璃正六面体（4）端面内表面粘贴有金属薄膜（5），金属薄膜（5）接地，在玻璃正六面体（4）内封装金属液滴（6），绝缘球腔（3）内封装有光学检测系统（7）；光学检测系统（7）包括玻璃正六面体剖视图（8）、金属液滴剖视图（9）、光源（10）、光线（11）、第一凸透镜（12）、反射镜（13）、反射光线（14）、第二凸透镜（15）、位置敏感器件（16）、位置敏感器件第一象限（17）、位置敏感器件第二象限（18）、位置敏感器件第三象限（19）、位置敏感器件第四象限（20）、金属液滴（6）与玻璃正六面体（4）端面的接触轮廓（21）；该方法包括以下步骤：步骤1：将液体光学检测式三维加速度计安置在载体上，当加速度为0时，给圆电极（1）施加直流偏置电压，圆电极（1）产生的静电力使金属液滴（6）处于悬浮状态，即金属液滴（6）不受玻璃正六面体（4）各端面的支撑力，同时金属液滴（6）的质心与玻璃正六面体（4）的质心重合；此时，金属液滴（6）与玻璃正六面体（4）各端面的接触面积相等；步骤2：当载体处于加速状态时，金属液滴（6）受力变形，与玻璃正六面体（4）端面的接触面积发生变化；步骤3：调整施加在圆电极（1）上的直流偏置电压，使金属液滴（6）的质心回到玻璃正六面体（4）的质心处，实现静电支撑控制；该步骤通过光学检测法来确定金属液滴（6）的质心回到玻璃正六面体（4）的质心处：光源（10）发出的光线（11），经第一凸透镜（12）后变为平行光，经反射镜（13）入射到玻璃正六面体（4）中金属液滴（6）上，反射回的光线（14）经第二凸透镜（15）照射到位置敏感器件（16）上，位置敏感器件（16）分割为四象限：位置敏感器件第一象限（17）、位置敏感器件第二象限（18）、位置敏感器件第三象限（19）和位置敏感器件第四象限（20），当位置敏感器件（16）检测到金属液滴（6）与玻璃正六面体（4）的接触面积的位置和大小与步骤1一致，即认为金属液滴（6）的质心回到玻璃正六面体（4）的质心处；步骤4：通过步骤3中控制电压的调节，金属液滴（6）处于静电支撑的平衡态，即受力平衡：???????????????????????????????????????????????；此时，金属液滴（6）的受力满足Young?Laplace方程，从而得到载体的三维加速度信息：；其中，是表面张力产生的压强分量，为表面张力系数，、是金属液滴（6）自由表面的曲率半径；是加速度力产生的压强分量，为金属液滴（6）密度，为载体的三维加速度信息，为金属液滴（6）内某点到其自由表面的垂直高度；是参考点界面两侧的压强差；是电场力产生的压强分量，是金属液滴（6）的介电常数，为静电场在液体自由表面法线方向的分量。201310251401X100001dest_path_image002.jpg,201310251401X100001dest_path_image006.jpg,201310251401X100001dest_path_image008.jpg,201310251401X100001dest_path_image010.jpg,201310251401X100001dest_path_image012.jpg,201310251401X100001dest_path_image014.jpg,201310251401X100001dest_path_image016.jpg,201310251401X100001dest_path_image018.jpg,201310251401X100001dest_path_image020.jpg,201310251401X100001dest_path_image022.jpg,201310251401X100001dest_path_image024.jpg,201310251401X100001dest_path_image026.jpg,201310251401X100001dest_path_image028.jpg,201310251401X100001dest_path_image030.jpg,...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋开臣，马帮军，朱智娟，叶凌云，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：