面向空间引力波探测的惯性传感器噪声分析和敏感探头热控制研究

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AI项目解读

基本信息

项目摘要

The space-borne Gravitational Wave (GW) detection, compared to ground-based detection, aims at more universe sources, which can last much longer time, so that the signals contain more useful astronomical information. The inertial sensor, as one of the key payloads for LISA, TianQin and DECIGO missions and so on, needs a aceleration noise level of or even better than 10-15m/s2/Hz1/2, which is at least three orders stricter than the noise level of best space-qualified inertial sensor - the GOCE sensor. To suppress noise from different types of sources, it is essential to understand the active mechanism of the noises, to model the noises and then to define the requirements to the application environment, for instance for LISA the sensor head needs a thermal stability environment of about 10-5K/Hz1/2. Aiming at the inertial sensor needed for the proposed space GW detection mission of China, this study will focus on defining the needed features of the sensor head, modeling all the dangerous parasitic and coupling noises, clarifying the requirement of the inertial sensor to its work surrounding. Based on the theoretical analyses, a high-stable thermal control system will be also developed to be able to suppress the thermal-related noise arising from the sensor head. This study is expected to stimulate the development of the super-high-precision inertial sensor, as well as the proposed space GW mission of China.
空间引力波探测相对地面引力波探测而言,其目标波源多、效应的持续时间长、因而信号包含更丰富的天文信息,是地面引力波探测的必然延续。LISA、TianQin、DECIGO等空间引力波探测计划要求惯性传感器的加速度噪声达到甚至优于10-15m/s2/Hz1/2,比当前已经实验检验的GOCE的惯性传感器还要高三个量级以上,为地面研制带来了极大挑战。为了抑制各类噪声,需要分析各类噪声的作用机制、建立误差模型并明确对环境稳定性的需求指标,例如LISA探头的温度稳定度需达到10-5K/Hz1/2的严苛要求。本课题拟针对我国自主的空间引力波探测计划所需的惯性传感器,首先确定探头的主要结构特征,对其主要的寄生和耦合噪声源进行系统的建模和误差分配,提出对敏感探头热控制水平的需求指标;在此基础上实验研究敏感探头的超高精度热控制系统,以促进我国在高精度空间惯性传感器、空间引力波探测这一尖端科技领域的发展。

结项摘要

空间引力波探测相对地面引力波探测而言,其目标波源多、效应的持续时间长、因而信号包含更丰富的天文信息,是地面引力波探测的必然延续。LISA、TianQin、DECIGO等空间引力波探测计划要求惯性传感器的加速度噪声达到甚至优于10-15m/s2/Hz1/2,比当前得到验证的GOCE惯性传感器的噪声还低三个量级,为地面的预先研制带来了极大的挑战。本课题针对我国自主的空间引力波探测计划所需的惯性传感器展开研究,目前取得的进展包括:(1)已完成惯性传感器探头结构特征的主要论证工作;(2)进行了惯性传感器的理论建模和误差分解;(3)设计和建设了一个高精度环境试验系统,为地面的噪声试验做准备;(4)完成了基于电桥和频率调制的高精度温度传感器的初步研制,温度测量范围15-35oC,测量噪声在1mHz处优于5×10-5 oC/Hz1/2。研制的二级主动温度控制系统,温度波动抑制系数在1mHz附近达到25000倍。相关研究对促进我国空间引力波探测惯性传感器的发展具有显著意义。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(6)
Research and Development of Electrostatic Accelerometers for Space Science Missions at HUST.
华中科技大学空间科学任务静电加速度计研发
  • DOI:
    10.3390/s17091943
  • 发表时间:
    2017-08-23
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bai Y;Li Z;Hu M;Liu L;Qu S;Tan D;Tu H;Wu S;Yin H;Li H;Zhou Z
  • 通讯作者:
    Zhou Z
An environmental simulation platform and its application to geodesic instruments for the performance study
环境模拟平台及其在测地线仪器性能研究中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Applied Geophysics
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Haibo Tu;Jungang Zhang;Jiangang He;Wei Tian;Yong Wang
  • 通讯作者:
    Yong Wang
静电悬浮加速度计在轨质心位置的最小二乘估计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李洪银;屈少波;白彦峥;吴书朝;周泽兵
  • 通讯作者:
    周泽兵

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其他文献

载体垂向扰动对轴对称型金属弹簧海洋重力仪的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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零长弹簧及其在移动式重力仪中的装配精度需求
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    导航与控制
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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星载原子干涉技术用于地球重力场测量及其精度评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
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CHZ-II重力仪重力敏感结构的性能测试与分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
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    柳林涛
基于遗传算法优化的机械臂动态矩阵预测控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    汤奇荣

其他文献

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涂海波的其他基金

基于拉丝约束的微牛顿推力测试台的理论与实验研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
便携式金属弹簧重力仪探头技术的初步研究
  • 批准号:
    41474163
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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