[发明专利]基于光学位移传感的空间小磁体悬浮控制装置

摘要

本发明公开了一种基于光学位移传感的空间小磁体悬浮控制装置，涉及小磁体悬浮控制装置技术领域。包括磁屏蔽腔、小磁体、光学相干位移检测系统和磁悬浮控制系统。其中光学相干位移检测系统包括5组光学准直探头、光纤、5个等臂长迈克尔逊位移检测装置和数字相位解调PGC电路。磁悬浮控制系统包括4组位置控制线圈、2组姿态控制线圈和电流控制电路。通过光学相干位移检测系统精确测定小磁体在三个平动方向上的位移量，以及绕垂直于小磁体磁矩方向的两个转轴的旋转角，再通过磁悬浮控制系统让小磁体回归到原始位置，并保持小磁体磁矩方向不变，从而实现空间小磁体高精度的悬浮控制。

主权项

1.一种基于光学位移传感的空间小磁体悬浮控制装置，其特征在于：包括磁屏蔽腔(a)、小磁体(b)、光学相干位移检测系统(c)、磁悬浮控制系统(d)，所述小磁体(b)悬浮于所述磁屏蔽腔(a)内，所述光学相干位移检测系统(c)位于所述磁屏蔽腔(a)上，用于通过向小磁体(b)发射光信号和接收其反射回的光信号，实现对小磁体的空间位置和姿态的实时定位；所述磁悬浮控制系统位于磁屏蔽腔(a)上，用于实时控制小磁体(b)的位置和姿态；当小磁体(b)在磁屏蔽腔(a)内由于飞行器受到非保守力作用发生相对腔室的平动和转动时，由光学相干位移检测系统(c)测量，并反馈给磁悬浮控制系统(d)，磁悬浮控制系统(d)根据光学相干位移检测系统(c)反馈的小磁体(b)的位置和姿态变化量向小磁体施加磁力，使小磁体(b)回归到原始位置，并保持磁矩方向不变；所述光学相干位移检测系统(c)包括若干组光学准直探头(31)、光纤(32)、若干个等臂长迈克尔逊位移检测装置(33)和数字相位解调PGC电路(34)，所述每组光学准直探头(31)与之对应的等臂长迈克尔逊位移检测装置(33)通过光纤(32)相连，所述等臂长迈克尔逊位移检测装置(33)与数字相位解调PGC电路(34)电连接；光源通过系统中的各对光学准直探头(31)向小磁体(b)发射光信号，并接收其反射回的光信号，光信号中包含小磁体的位置和姿态信息，光信号通过光纤(32)传输到等臂长迈克尔逊位移检测装置(33)，利用干涉原理处理光信号，将小磁体(b)的位移、偏转角转化为可识别的相位变化，对各对光学准直探头(31)的测量结果，通过矢量叠加原理，得到其位移、偏转角叠加后的相位变化；数字相位解调PGC电路(34)实现对相位的快速解调，最终通过相位变化计算出小磁体偏离质心的位移量及小磁体检验质量块绕垂直于磁矩方向的两个转轴的旋转角，并反馈给磁悬浮控制系统对小磁体(b)进行位置和姿态的实时控制。