(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111660360.0 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 吴晗升　柯俊　 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于有限元分析模型的惯性传感器修 正的验证方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于有限元分析模型的 惯性传感器修正的验证方法， 调整现有惯性传感 器中的检验质量的尺寸和与电极板的间距， 得到 改进的惯性传感器； 利用有限元分析模型， 得到 改进后的惯性传感器内的检验质量与电极板之 间的电容有限元仿真值及静电力仿真值， 以及改 进后惯性传感器各器件之间形成的电容梯度； 根 据所述电容梯度， 得到修正静电力； 以便得到满 足预设要求的惯性传感器来用于太空中的引力 波检测。 本发明的有益效果是： 使得改进后的惯 性传感器中的检验质量所受静电力减小， 降低了 通过注入电极对惯性传感器位置控制所施加的 静电力要求。 权利要求书2页 说明书8页 附图10页 CN 114297898 A 2022.04.08 CN 114297898 A 1.一种基于有限元分析模型的惯性传感器修正的验证方法， 惯性传感器包括检验质 量、 若干电极板、 电极框架和若干绝 缘环， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1： 调整现有惯性传感器中的检验质量的尺寸和与电极板的间距， 在Comsol物理场仿 真软件中绘制该改进后的惯性传感器三维模型， 进 行网格划分， 设置静电物理场， 得到有限 元分析模型； S2： 利用Comsol多物理仿真软件对所述有限元分析模型进行模拟计算， 得到改进后惯 性传感器内的检验质量与电极板之间的电容有限元仿真值及静电力仿真值； S3： 基于上述方法得到若干电容有限元仿真值， 用Matlab软件拟合得到电容曲线， 根据 该电容曲线得到改进后惯性传感器各器件之间形成的电容梯度， 根据所述电容梯度， 计算 得到改进后惯性传感器在每 个自由度上的修 正静电力； S4： 对比步骤S3中得到的修正静电力与步骤S2中静电力仿真值， 判断改进后的惯性传 感器的精度是否满足预设要求， 若是， 则利用该改进的惯性传感器进行引力波检测， 若否， 则回到步骤S1中， 再次调整惯 性传感器， 采用步骤S1 ‑4的方法， 得到满足预设要求的惯性传 感器来用于太空中的引力波检测。 2.如权利要求1所述的一种基于有限元分析模型的惯性传感器修正的验证方法， 其特 征在于： 步骤S1中， 调整现有惯性传感器中的检验质量的位置至少包括六个自由度之中的 一种， 六个自由度分别为， 检验质量 沿X轴方向平移， 检验质量 沿Y轴方向平移， 检验质量沿Z 轴方向平 移， 检验质量沿X轴旋转， 检验质量沿Y轴旋转， 检验质量沿Z轴旋转。 3.如权利要求1所述的一种基于有限元分析模型的惯性传感器修正的验证方法， 其特 征在于： 步骤S3中， 电容曲线的斜 率即为电容梯度。 4.如权利要求1所述的一种基于有限元分析模型的惯性传感器修正的验证方法， 其特 征在于： 步骤S3中， 计算所述 修正静电力的公式如下： 其中， F表示修正静电力， q表示广义坐标， 即检验质量相对于比零位置点分别沿X,Y,Z 三个坐标轴移动和旋 转后的坐标相对 变化， Vi表示第i个电极板上的电压， Vj表示第j个电极 板上的电压， VTM表示检验质量的电压， CEL,TM表示电极板与检验质量的电容， 表示第 i个电极板在某一自由度上与检验质量之间的电容梯度， 表示检验质量与电极框架 之间的电容梯度， 表示第i个电极板与电极框架之间的电容梯度， 表示第i 个电极板与第j个电极板之间的电容梯度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114297898 A 25.如权利要求1所述的一种基于有限元分析模型的惯性传感器修正的验证方法， 其特 征在于： 步骤S4中的所述预设要求是指达 到LISA在静电方面的对惯性传感器的精度要求。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114297898 A 3