近日，日本产业技术综合研究所（AIST）分析测量标准研究部声波振动标准研究组高级研究员 Wataru Granyama、高级研究员 Tomofumi Shimoda 和研究组组长 Hideaki Nozato 开发了一种使用世界上最低的振动水平（最低1.4皮米）来校准高灵敏度振动传感器的系统。这一成果是通过引入降低噪声影响的模拟计算技术和自动测量位置调整机制来实现的。该系统还被用于根据三菱电机株式会社的委托对卫星搭载用的高灵敏度振动传感器进行校准，日本国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）正在开发的技术试验卫星ETS-9（主制造商：三菱电机株式会社）就配备了由该系统校准过的传感器。
在宇宙空间中，一旦卫星进入预定轨道，通常其振动比地面要小得多，环境也更为安静。但在控制太阳能电池板指向太阳以及在对卫星自身姿态调整的过程中，可能会发生非常轻微的振动。由于卫星上搭载的设备有些对振动非常敏感，因此需要对这些极其微小的振动进行测量和量化。用来进行这些工作的高灵敏度振动传感器在发射后便无法进行维修或更换，因此必须事先确保其测量值准确无误，没有偏差。
评估振动传感器测量值准确性最可靠的方法是，以激光波长为基准精确测量振动传感器的灵敏度和相位偏移。具体来说，就是将通过激光干涉仪精确测量的振动级别施加到振动传感器上，并评估此时振动传感器的响应特性。这被称为振动传感器的初始校准。
由于卫星搭载的高灵敏度振动传感器被设计为能够测量0.1 m/s2以下的微小振动，因此在进行初始校准时，需要使用大约0.01 m/s2（约为地球重力的1/1000）的极其微小的振动级别。在这种情况下，振动幅度低至皮米级，极其微小，这会导致激光干涉仪的信噪比恶化，从而使得初始校准变得不那么容易进行。
AIST长期以来一直拥有能够对振动传感器进行初始校准的系统，并且还颁发了校准证书。在使用过程中所采用的常规振动条件，根据振动频率的不同而有所差异，但通常都在大约100 m/s2（大约是地球重力的10倍）这样较高的水平。这种振动水平大致相当于火箭发射过程中所承受的振动水平。
近年来，为了满足产业界的需求，AIST一直在开发一种利用低频（0.1 Hz ~ 100 Hz）微小振动的振动传感器校准系统（2023年5月29日AIST新闻稿）。AIST迄今为止开发的系统都旨在提高振动传感器的可靠性，这些传感器被用于早期检测建筑物和桥梁等基础设施的老化程度。然而，由于激振器性能的限制，该系统的振动频率范围仅限于大约100 Hz，最小振动幅度只能达到几纳米，所以无法满足用于人造卫星的振动传感器所需的在几赫兹~几千赫兹的振动频率范围内的校准需求。因此，AIST决定开发一种新的校准系统，该系统可以覆盖高达几千赫兹的频率范围，并能够评估传感器在更微小振动下的响应（频率响应）特性。
未来，AIST将致力于进一步降低该系统各个部分的噪声水平，以实现使用更微小振动对振动传感器进行校准的能力。这将有助于提高微振动测量技术在各个领域中应用的可靠性，包括人造卫星的精密振动测量。
有关这项技术的更多信息已于2025年1月8日发表在国际计量局（BIPM）和IOP Publishing出版的《Metrologia 》期刊中。（DOI: 10.1088/1681-7575/ad9a6e）
