專利名稱：一種絕對重力儀用交流伺服控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的交流伺服控制裝置，用于對激光干涉絕對重力儀中落體的控制。
背景技術：
目前，下落法激光干涉絕對重力儀中對落體的一種控制模式為基于直流電機通過鋼帶傳動實現(xiàn)對真空中落體的伺服控制。由于直流電機要根據(jù)轉子的位置進行通斷電，調速時要進行PWM斬波，直流電機線圈中的電流一般為方波，故在運行過程中會對電源系統(tǒng)回饋噪聲，這些噪聲會影響到干涉帶(數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收到的包含落體相對于參考棱鏡位置信息的干涉信號)的信噪比，這就需要額外的噪聲處理系統(tǒng)來獲取信噪比高的干涉帶信號。此外，鋼帶傳動機構不僅需要特殊的定位結構，同時鋼帶傳動結構還需要在真空系統(tǒng)中設置特定的機構支撐，這無疑會增加真空維持系統(tǒng)的負擔。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種新型的絕對重力儀用交流伺服控制裝置，以消除噪聲干擾并提高測量精度。本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下一種絕對重力儀用交流伺服控制裝置，包括交流伺服電機、安裝在所述交流伺服電機上并受所述交流伺服電機驅動的齒輪組，與所述齒輪組相咬合的齒條，與所述齒條連接的拖架，以及放置在所述拖架內的落體。本實用新型的有益效果是采用交流伺服電機和齒輪組替代現(xiàn)有的直流電機通過鋼帶傳動的伺服控制；交流伺服電機通過齒輪組帶動齒條的運動，從而實現(xiàn)對落體的提升和自由下落的控制；由于采用交流伺服電機，同樣的體積會提供比直流電機大得多的功率， 同時還減小了聲音及電磁噪聲；本實用新型減小了電磁及聲音噪聲，減小電機控制過程中由于失步造成的系統(tǒng)振動，提高了干涉帶的信噪比和測量結果的精度。在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。進一步，所述齒輪組包括第一齒輪、第二齒輪和第三齒輪，所述第一齒輪安裝于所述交流伺服電機上并受所述交流伺服電機驅動，所述第二齒輪與所述第一齒輪相咬合，所述第三齒輪與第二齒輪設置在同一個轉軸上，所述齒條與所述第三齒輪相咬合。進一步，所述齒條和第三齒輪設置于所述絕對重力儀的真空室中，所述交流伺服電機、第一齒輪和第二齒輪設置于所述絕對重力儀的真空室外。采用上述進一步方案的有益效果是，利用多個齒輪相互咬合并結合轉軸組成齒輪組，從而使得處于真空室外的交流伺服電機控制真空室內的齒條的運動。進一步，所述轉軸為磁流體密封件軸。采用上述進一步方案的有益效果是，在保證真空漏率的前提下，保證第三齒輪負載僅為拖架與落體的自身重力與摩擦力，無大氣壓力作用，同時解決了整套真空系統(tǒng)的使用壽命問題。。進一步，所述第一齒輪的半徑小于第二齒輪的半徑。采用上述進一步方案的有益效果是，使得交流伺服電機可以利用較小的輸出力矩來平衡負載，利于所述交流伺服電機在高速運動過程中對拖架速度的精確控制，進而實現(xiàn)對落體的自由飛行狀態(tài)持續(xù)時間的控制。進一步，所述齒輪組與齒條之間采用漸開線咬合。采用上述進一步方案的有益效果是，還可以實現(xiàn)對落體的無級連續(xù)控制。進一步，所述齒條與控制落體上升和下降的拖架通過萬向連軸節(jié)相連。采用上述進一步方案的有益效果是，實現(xiàn)對拖架控制的前提下，利用萬向連軸節(jié)平衡掉齒條在非豎直向分力對拖架的作用。

圖1為本實用新型絕對重力儀用交流伺服控制裝置的結構示意圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下 1、電機下?lián)醢澹?、交流伺服電機，3、電機前擋板，4、第一齒輪，5、第二齒輪，6、磁流體密封件軸，7、第三齒輪，8、齒條，9、兩通座，10、拖架，11、落體。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。如圖1所示，本實用新型的絕對重力儀用交流伺服控制裝置結構為，首先在真空系統(tǒng)中安裝兩通座9，氣口采用CF35刀口法蘭(一種符合國家標準的用于真空系統(tǒng)連接部件)密封，用以連接真空計和磁流體密封件軸6。將第二齒輪5和第三齒輪7分別安裝在磁流體密封件軸6的大氣側和真空側。第三齒輪7與齒條8之間采用漸開線的咬合方式，齒條8連接控制拖架10，進而控制放置在拖架10內的落體，實現(xiàn)對落體的提升、釋放和承接。 交流伺服電機2安裝在電機下?lián)醢?和電機前擋板3上，并利用第一齒輪4與第二齒輪5 相咬合。第一齒輪4的半徑小于第二齒輪5的半徑。實際運行過程中由于第一齒輪4的半徑小于第二齒輪5的半徑，可以利用較小的輸出力矩來平衡負載，利于于交流伺服電機2在高速運動過程中的對拖架10速度的精確控制，從而實現(xiàn)對落體的自由飛行狀態(tài)持續(xù)時間的控制。首先交流伺服電機2以較小的速度通過第一齒輪4、第二齒輪5、磁流體密封件軸6和第三齒輪7帶動與齒條8相連的拖架10 以及放置在拖架10內的落體11上升至一定高度，靜止一段時間后，向下加速拖架10。釋放時需要交流伺服電機2控制齒條，使得被齒條控制的拖架的加速度略大于重力加速度，以保證落體可以脫離拖架自由下落飛行一段時間。這段時間內即實現(xiàn)對落體相對與參考棱鏡的下落距離測量，用于后期計算測點處的重力加速度值。本實用新型可以實現(xiàn)對拖架距離控制精度0. 01毫米誤差量級，時間控制精度1毫秒量級的控制。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種絕對重力儀用交流伺服控制裝置，其特征在于包括交流伺服電機、安裝在所述交流伺服電機上并受所述交流伺服電機驅動的齒輪組，與所述齒輪組相咬合的齒條，與所述齒條連接的拖架，以及放置在所述拖架內的落體。
2.根據(jù)權利要求1所述的交流伺服控制裝置，其特征在于所述齒輪組包括第一齒輪、 第二齒輪和第三齒輪，所述第一齒輪安裝于所述交流伺服電機上并受所述交流伺服電機驅動，所述第二齒輪與所述第一齒輪相咬合，所述第三齒輪與第二齒輪設置在同一個轉軸上， 所述齒條與所述第三齒輪相咬合。
3.根據(jù)權利要求2所述的交流伺服控制裝置，其特征在于所述齒條和第三齒輪設置于所述絕對重力儀的真空室中，所述交流伺服電機、第一齒輪和第二齒輪設置于所述絕對重力儀的真空室外。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的交流伺服控制裝置，其特征在于所述轉軸為磁流體密封件軸。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的交流伺服控制裝置，其特征在于所述第一齒輪的半徑小于第二齒輪的半徑。
6.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的交流伺服控制裝置，其特征在于所述齒輪組與齒條之間采用漸開線咬合。
7.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的交流伺服控制裝置，其特征在于所述齒條與控制落體上升和下降的拖架通過萬向連軸節(jié)相連。
專利摘要本實用新型涉及一種絕對重力儀用交流伺服控制裝置，包括交流伺服電機、安裝在所述交流伺服電機上并受所述交流伺服電機驅動的齒輪組，與所述齒輪組相咬合的齒條，以及與所述齒條以萬向連軸節(jié)相連的拖架和放置在拖架內的落體。采用交流伺服電機和齒輪組替代現(xiàn)有的直流電機通過鋼帶傳動的伺服控制；交流伺服電機通過齒輪組帶動齒條的運動，從而實現(xiàn)對落體的提升和自由下落的控制；由于采用交流伺服電機，同樣的體積會提供比直流電機大得多的功率，同時還減小了聲音及電磁噪聲；本實用新型減小了電磁及聲音噪聲，減小電機控制過程中產(chǎn)生的系統(tǒng)振動，提高了干涉帶的信噪比和測量結果的精度。
文檔編號G01V7/02GK202141812SQ201120256869
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權日2011年7月20日
發(fā)明者吳瓊, 滕云田, 郭有光 申請人:中國地震局地球物理研究所