- 세계에서 가장 작은 에볼루션 바카라 레벨을 사용하여 에볼루션 바카라 센서를 교정하는 시스템을 개발했습니다 (주파수 63 kHz에서 진폭 14 피코 미터)
- 위성에 사용되는 매우 민감한 에볼루션 바카라 센서의 정확성을 확인하여 위성에 설치된 정밀 장비의 신뢰할 수있는 작동에 기여합니다
- 이 시스템과 교정 된 에볼루션 바카라 센서는 현재 개발중인 9 번째 기술 테스트 위성 (ETS-9)에 설치되어 있습니다
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
*왼쪽의 센서는 테스트 목적으로 위성에 설치된 실제 제품이 아닙니다
Kokuyama Wataru, 수석 연구원, Shimoda Tomofumi, Shimoda Tomofumi, 최고 연구원 및 Noriaki, Noriaki, 연구 그룹, 분석 측정 표준 연구 부서, 분석 측정 표준 연구 부서 (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST) (AIST)를 언급했습니다에볼루션 바카라 레벨(최소 14picometer)에볼루션 바카라 센서이 성과는 소음 및 자동 측정 위치 조정 메커니즘의 영향을 줄이기 위해 피팅 계산 기술의 도입을 통해 달성되었습니다 이 시스템은 또한 Mitsubishi Electric Corporation의 요청에 따라 위성에 대한 매우 민감한 에볼루션 바카라 센서와 현재 일본 항공 우주 탐사 기관 (JAXA)이 개발중인 인공 위성 No 9 (ETS-9, Prime Manufacturer : Mitsubishi Electric Corporation)의 요청에 따라이 시스템과의 감지를 갖추고 있습니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 2025 년 1 월 8 일 국제 체중 및 측정 국 (BIPM)과 영국 물리 소사이어티 출판 (IOP Publishing)이 게시 한 기사 "Metrologia"
외부 공간에 주어진 궤도에있는 위성은 일반적으로지면보다 에볼루션 바카라이 적지 만 태양 패널을 제어하여 태양 또는 위성 자체의 태도를 지시 할 때는 매우 약간의 에볼루션 바카라이 발생할 수 있습니다 일부 위성 장착 장비는 에볼루션 바카라에 민감하므로 매우 작은 에볼루션 바카라을 측정하고 정량화해야합니다 이 시점에서 사용되는 매우 민감한 에볼루션 바카라 센서는 발사 후 수리 또는 교체 할 수 없으므로 측정 된 값이 정확하고 편차가 없는지 확인해야합니다
에볼루션 바카라 센서의 측정이 얼마나 정확한 지 평가하는 가장 신뢰할 수있는 방법은 레이저 파장을 기반으로 에볼루션 바카라 센서를 사용하는 것입니다감도and위상 시프트특히,레이저 간섭계로 정확하게 측정했습니다 에볼루션 바카라 센서에 추가되며 에볼루션 바카라 센서의 응답 특성은 당시에 평가됩니다 이를 에볼루션 바카라 센서의 1 차 교정이라고합니다
위성이 장착 된 매우 민감한 에볼루션 바카라 센서는 01 m/s2대략적인 레벨 미만의 작은 에볼루션 바카라을 측정하도록 설계되었으므로 1 차 고감도 에볼루션 바카라 센서를 교정 할 때 001 m/s2지구 중력의 약 1/1000을 사용해야합니다 이 경우, 에볼루션 바카라 진폭은 피코 미터의 순서까지 매우 작아지고, 레이저 간섭계의 신호 대 잡음비가 악화되어 1 차 교정이 어려워집니다
AIST는 이전에 에볼루션 바카라 센서의 1 차 교정을 허용하는 시스템을 소유했습니다교정 증명서를 출판했습니다 이 경우에 사용 된 정상 에볼루션 바카라 조건은 에볼루션 바카라 주파수에 따라 다르지만 일반적으로 100m/s2(지구의 중력의 약 10 배)에 약 수준이었습니다 이 에볼루션 바카라 레벨은 일반적으로 로켓이 발사 될 때와 마찬가지로 가혹합니다
최근 몇 년 동안, 우리는 업계의 요구를 충족시키기 위해 저주파 대역 (01Hz ~ 100Hz)에서 마이크로 에볼루션 바카라을 사용하여 에볼루션 바카라 센서 교정 시스템을 개발해 왔습니다AIST : 가속도계의 마이크로 라이트닝 바카라 응답 특성을 정확하게) 지금까지 개발 된 시스템은 건물 및 교량과 같은 인프라 악화의 조기 탐지에 사용되는 에볼루션 바카라 센서의 신뢰성을 향상시키는 것을 목표로했습니다 그러나, Exciter의 성능에 대한 제한으로 인해, 에볼루션 바카라 주파수 범위는 약 100Hz이고, 에볼루션 바카라 진폭은 몇 나노 미터로 제한되었다 따라서, 위성에 사용되는 에볼루션 바카라 센서에 필요한 여러 hertz의 에볼루션 바카라 주파수 범위에서 교정을 수용 할 수 없었습니다 따라서, 우리는 최대 몇 킬로 헤르츠까지 주파수 대역을 수용하고 더 작은 에볼루션 바카라으로 센서의 응답 (주파수 응답) 특성을 평가하기 위해 새로운 교정 시스템을 개발하기로 결정했습니다
마이크로 에볼루션 바카라을 사용하여 에볼루션 바카라 센서의 1 차 교정을 수행하는 데 신호 및 노이즈 분리가 중요합니다 이는 마이크로 에볼루션 바카라으로 인해 신호를 매우 작게 만들고 시스템 자체에서 노이즈가 혼합되어 주변 환경이 비교적 커지기 때문입니다 이것이 그림 1 (a)의 교정 시스템이 개발 된 이유입니다 이 시스템의 가장 중요한 요소는 1) 레이저 간섭계의 노이즈로부터 작은 신호를 추출하는 신호 처리 기술, 2) 에볼루션 바카라에 민감한 장치의 신호를 참조 레이저 간섭계로 오는 것을 방지하는 에볼루션 바카라 방지 기술 및 3) 레이저 방사선 위치를 미세 조정할 수있는 자동 조정 메커니즘
① 신호 처리 기술은 우리 그룹이 이전 연구에서 발견 한 소음에서 작은 신호를 추출하기위한 최적의 피팅 계산 방법에 적용되었습니다 또한, 우리는 신호 처리 및 제어 시스템을 자동으로 계산할 수있는 신호 처리 및 제어 시스템을 구축했습니다
그림 1 (a)이 시스템의 전체 사진, (b)이 시스템으로 달성 된 에볼루션 바카라 레벨
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
이러한 기술 개발을 통해 5Hz ~ 63 kHz의 에볼루션 바카라 주파수 범위에서 목표 001 m/s2아래의 작은 에볼루션 바카라 레벨에서 수행 할 수 있습니다 이것은 진폭으로 변환 될 때 최소 14 피코 미터에서 매우 작습니다 (그림 1 (b)) 현재 보고서 중이 주파수 대역에서 1 차 교정을위한 세계에서 가장 작은 에볼루션 바카라 수준입니다 63 kHz, 가장 큰 개선, 기존 시스템 (100 m/s2)2로 줄일 수있었습니다 도입 된 미세 서명 추출 기술을 통해 이러한 작은 에볼루션 바카라을 정확하게 감지 할 수있었습니다
이번에 측정 된 값불확실성이 시스템이 충분한 성능을 가지고 있음을 평가하고 확인했습니다 에볼루션 바카라 센서의 교정은 주파수 응답 특성으로서의 감도와 위상 변화의 두 가지 측정을 제공합니다 불확실성에 대한 요인으로서, 17 개의 항목이 감도 및 위상 이동을위한 11 개의 항목에 대해 나열되었고 각 항목에 대해 정량적으로 추정되었으며 최종 불확실성을 계산했습니다 결과,확장 불확실성(K= 2)로서, 우리는 19% 감도와 076 ° 위상 이동 (32 개의 에볼루션 바카라 주파수에서 중간)을 얻었습니다 위성 설치와 같은 응용 분야에 필요한 불확실성은 일반적으로 몇 퍼센트이며, 이는 충분한 성능이 달성되었음을 나타냅니다
Mitsubishi Electric Co, Ltd의 요청으로, 우리는 이제이 시스템을 사용하여 ETS-9에 설치된 에볼루션 바카라 센서의 특성을 평가했습니다 위성 작동 중 실제 환경과 유사한 에볼루션 바카라 수준에서 총 6 개의 센서를 실시하고, 필요한 주파수 응답 특성을 얻기 위해 레이저 간섭계의 측정 된 값과 비교 하였다 이를 통해 궤도에서 측정 된 센서가 실제로 발사되기 전에 얼마나 많은 에볼루션 바카라을 정확하게 확인할 수 있습니다 이 센서는 ETS-9 구조 패널에 장착되며 태양 전지판의 회전을 제어하는 액추에이터에 의해 생성 된 에볼루션 바카라 크기를 측정하고 평가하는 데 사용됩니다
이제이 시스템의 각 부분의 노이즈 레벨을 더욱 줄여서 작은 에볼루션 바카라으로 에볼루션 바카라 센서를 교정하는 작업을 수행합니다 이는 위성의 정밀 에볼루션 바카라 측정을 포함하여 다양한 분야에서 마이크로 에볼루션 바카라 측정 기술의 신뢰성을 향상시키는 데 기여할 것입니다
게시 된 잡지 :Metrologia
용지 제목 : Picketer 변위를 가진 가속도계의 1 차 미세 변환 캘리브레이션
저자 : Wataru Kokuyama, Tomofumi Shimoda, Hideaki Nozato
doi : 101088/1681-7575/ad9a6e