对RF19M3探空火箭实验的质疑
warmonkey2012/03/12喷气推进 IP:广东
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/36626
A TEST OF THE GRAVITATIONAL BLUESHIFT USING AN AIRBORNE CLOCK
集体讨论后,我们一直对这个实验,存在以下疑问:

1.
论文标题说是引力蓝移,但是相对论效应只谈到了引力红移,也就是靠近大质量物体时,时间会变慢。那引力蓝移是什么?
以上描述中,“变慢”则是发生引力红移,“没有变慢”->没有引力红移->没有重力场。
实际上是不存在引力蓝移的,因为没有“负”的重力场。

2.
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楼主的图和实验数据,说明发射机使用的是大约64MHz的点频CW发射机,消除多普勒频偏后,剩余1.2E-6 Hz的频偏,考虑为引力红移。
这个频偏是在2E-14量级
但是,lz的地面时钟源,新品大约是1E-11/day的长期稳定度。而且依照lz之前的描述,这个模块是二手的。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/rb_osc_XXXXXXXXXXml

OCXO时钟源为恒温晶体,我这里恰好也有一个一样的。厂家资料是1E-12稳定度
晶体会受到加速度影响,改变自身的频率,这个问题撇开不谈。
两个时钟源都有偏差,就算只考虑偏差最大的地面时钟源,1E-11的误差,会干扰到2E-14量级的引力红移频差。
这个在实验中是如何解决的?

3.实验中需要消除多普勒频偏。但是多普勒频偏的测量,是以精确测定速度矢量为基础的。
如果速度有误,多普勒频差的计算值就会出错。而红移频差 = 测量频差 - 多普勒频差。
多普勒频差(比率) = 物体远离测量站的速度 / 光速
如果要测到多普勒频差1E-13精度,则需要测速精度3E-5
dopp.png
alt.png
根据楼主数据图推断,速度在20-30m/s左右,高度最高点1800m,下落历时600秒
速度矢量误差有两个来源:加速度计误差,位置误差
两者严格来说是联系在一起的,但为了简化问题,先考虑加速度计误差。

3-1:
30m/s * 3E-5 = 1mm/s
目前市场上能购买到的最好的MEMS加速度计,单只售价大约5k RMB,
零点误差是1mg左右,也就是1E-2 m/s^2量级。积分1秒即产生5mm/s速度误差。
假设测量需要保持20秒准确速度读数(实际上是600秒持续测量的时间),
需要使用0.01mg精度的加速度计,MEMS达不到这个性能。

实验使用的惯导单元是ADIS16365,抛开厂家校正问题和MEMS的性能问题不谈,
16bit的数据输出位数,+-18g量程,分辨率3.33mg,显然无法满足测速精度需要。
也就测不出准确的多普勒频偏,进而测不出引力红移。
请问这个问题,是如何解决的?

3-2:
实验使用的是GPS定位,由于GPS信号加扰,LZ的接收机又是L1单段工作(tomtom蓝牙GPS模块),
双段接收机(Holux生产)只能达到0.5m精度,单段一般只有10m精度,刷新率10Hz以下。
位移矢量的侧向误差:0.5m / 1800m  = 3E-5
假设速度测量绝对精确,物体远离基站的速度 = 物体移动速度 (点乘)(基站到发射塔矢量+火箭位移矢量)
那么最后原理基站的速度误差,同样可以达到3E-5量级,足以掩盖引力红移引起的频差。
请问这个误差是如何修正的呢?

4.
鉴频系统问题:采样的时钟,还有采样的噪声,DDS时钟源的相位噪声,都会影响结果。
这些随机是如何消除,从而达到1E-14的频率测量精度的?

5.
飞行器在高空有扰动,惯导/GPS/CW发射机位置也不是严格的重合。
运动过程中的动态误差,是否有观测到,如何消除?
这些误差是有偏向的,不是白噪声特性,不能用简单的平均方法解决。
时间不够,暂且不能给出定量分析,先提出来,后面慢慢补。

希望93能对这些问题,进行解答,以消除大家心中的疑惑。
+10  科创币    jrcsh    2012/03/12 扯扯更健康
+10  科创币    hsldlee    2012/03/13 专业大发去了
+25  科创币    悲剧阿三    2012/03/25 唔……
来自:航空航天 / 喷气推进
17
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~~空空如也
warmonkey 作者
12年10个月前 IP:未同步
376276
注意统一下科学记数法简写,10的负13次方 = 1E-13

FFT关键在于最大相关,细分搜索并非做不到,因为可以搞局部搜索,而不必对整个频域去进行FFT
问题在于,如何克服扰动?哪怕只有一个采样点偏大一个LSB,对于24bit 110ksps来说,仍然是不可接受的误差。
假设采集到的信号长度10秒,NCO输出幅度为2^24采样率110ksps,被测信号幅度2^24-1,采样率相同。
1/(2^24*110E+3*10) = 2.7E-14,已经足以掩盖2E-14量级的红移
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warmonkey作者
12年10个月前 IP:未同步
376291
准确说是DFT,用最原始的方法,使用定义去计算
也就是直接把已知频率的正弦和余弦信号与输入逐点相乘,然后分别积分,两者平方相加再开放
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