Calibración de acelerómetros para la medida de microaceleraciones en aplicaciones espaciales

Abstract

El tema de esta Tesis es el desarrollo de técnicas de calibración de acelerómetros, se trata de aplicaciones acelerométricas en el entorno espacial, como la microgravedad y las microvibraciones estructurales, aunque también tienen aplicaciones en otros campos, como la navegación inercial o tecnicas geodésicas. Se demuestra la necesidad de tratar correctamente la gravedad del lugar de calibración al obtener modelos matemáticos de los acelerómetros y equipos. Esta consideración no suele estar recogida adecuadamente en las técnicas de calibración industriales, destinadas en general a ambientes distintos del microgravitatorio o microvibratorio. En primer lugar se exponen los principios de la microacelerometría y se describen los acelerómetros más empleados, así como las aplicaciones típicas. La revisión de las técnicas de calibración ya existentes permite verificar que no son realmente aptas para los rangos necesarios, debido sobre todo a las limitaciones de los dispositivos que generan la señal de referencia. Por este motivo se desarrolla un instrumento nuevo: el péndulo de calibración. Su descripción se realiza sobre un modelo simplificado que permite caracterizar los péndulos reales, diseñados y contruidos específicamente para cada aplicación. Se obtiene la función de transferencia, sus valores característicos, la transmisibilidad de vibraciones y se analiza la estabilidad en la antirresonancia. La tecnica de calibración desarrollada para la medida de microvibraciones permite el control de las incertidumbres dar alineamiento y sensibilidad transversal, mientras que la desarrollada para microgravedad es más compleja y requiere más ensayos para desacoplar los efectos gravitatorios. Las técnicas desarrolladas emplean instrumental estándar al alcance de laboratorios de ensayos mecánicos, realizándose en tierra. Com demostración de viabilidad, se han calibrado acelerómetros comerciales a niveles entre 1 ug y 1 mg y a frecuencias entre = y 100 Hz, analizando cuidadosamente las incertidumbres de la calibración.