Page 195 - 《振动工程学报》2026年第2期

第 2 期 李 青，等：空间站超静主动隔振技术 511

对加速度传感器所测量的微小信号进行放大及滤波
处理，提高信号信噪比和采集精度，最后输出给 AD
采集端进行信号采集。

图 7 音圈作动器驱动控制电路
Fig. 7 Drive control circuit of voice coil actuator

现优于 0.4×10 N 的出力精度。
−3

图 8 给出了驱动器对幅值为±0.1 A、频率为 1 kHz 图 9 加速度传感器信号调理电路
正弦信号和幅值为±1 A 方波信号的跟踪结果。所设 Fig. 9 Acceleration sensor signal conditioning circuit

计驱动器对 1 kHz 正弦输入信号跟踪的相位差小于
所开发的信号调理电路对不同频率输入信号的
4.8°，对满量程方波输入信号的响应时间为 0.2 ms，
调理结果如表 1 所示。测试结果表明，所研制信号
稳态误差跟踪误差小于 1.7%。从测试结果可知，所
调理电路具有足够的测量带宽，且能够保证宽频带
设计驱动器能够实现 kHz 量级的驱动带宽，同时能
内信号的相位和幅值精度。
够保证驱动控制的高精度。

表 1 信号调理电路精度分析
3.2 传感器高精度信号调理
Tab. 1 Accuracy analysis of signal conditioning circuit

随着空间站载荷对微振动环境要求的不断提 输入信号 输出与输入信号 幅值比
频率/Hz 相位差/（°） （输出/输入）
高，对加速度传感器的测量精度要求也不断提高，作
0.05 4.864 0.9759
为高精度主动隔振控制的基础，加速度传感器需要
0.2 0.144 0.9963
实现 10 g −6 量级的测量精度。本文针对所研制超静 1 0.003 0.9987
主动隔振单元，开发一种适用于加速度传感器的微 200 0.000 0.9976
1000 0.000 0.9821
小信号高精度调理电路，如图 9 所示。该电路能够

参考输入 实际输出
如图 10 所示为所设计信号调理板卡与美国 PCB
0.20
482C24 信号调理器对相邻位置处同型号加速度传感
0.15
器测量信号调理后的输出结果对比。由试验结果可
0.10 知，两组输出结果在时域和频域中均能很好的吻合，
电流 / A 0.05 所开发信号调理电路能够实现微弱加速度信号的高
0
精度采集，达到国外同类型产品的性能指标。
−0.05

−0.10
0.015 自研信号调理电路
0 0.5 1.0 1.5 PCB信号调理器
时间 / s ×10 −3
(a) 正弦信号跟踪结果
(a) Sinusoidal signal tracking result 加速度 / 10 −3 g 0.010 0.01
2.5 1.2
0.005 0
2.0 0 5 10 15 20
0
1.5 −1.2 0.1349 0.1350 0.1351 0
0.1348
电流 / A 1.0 0 50 频率 / Hz 150 200
100
0.5
0 图 10 加速度信号调理结果对比
−0.5 Fig. 10 Comparison of acceleration signal conditioning results
−1.0
0 0.05 0.10 0.15 0.20 3.3 主控设计
时间 / s
(b) 方波信号跟踪结果
(b) Square wave signal tracking result 主动隔振单元主控电路采用 DSP+FPGA 组合方

图 8 音圈作动器驱动测试结果 案，如图 11 所示，能够在保证系统有效控制的同时避
Fig. 8 Drive test results of the voice coil actuator 免在轨单粒子反转等不安全事件的影响。DSP 主要