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空间引力波探测任务测量频段为0.1 m Hz–1 Hz,该频段内的波源信息非常丰富.但受限于引力波微弱的信号强度,需要惯性基准——测试质量的残余加速度噪声水平低于10-15m s-2/Hz1/2.惯性传感器作为空间引力波探测核心的载荷之一,一方面通过一系列的功能设置和灵巧设计来屏蔽外界杂散力对测试质量的影响,另一方面与微推进器构成无拖曳控制系统,利用电容位移传感器的高精度测量以及多自由度驱动控制来维持测试质量在空间中的高精度free-fall运动,从而为激光干涉测量提供超稳惯性基准.为了满足测试质量苛刻的加速度噪声要求,惯性传感器在构建过程中,会涉及多种具有不同功能的子系统和关键技术.本文从空间引力波探测背景出发,介绍空间惯性传感器的基本工作原理和设计约束,进而对惯性传感器的相关关键技术进行探讨,并在最后对惯性传感器的应用和研究进行展望.
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