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The Laser Interferometer Space Antenna Pathfinder (LPF) main observable, labeled Δg, is the differential force per unit mass acting on the two test masses under free fall conditions after the contribution of all non-gravitational forces has been compensated. At low frequencies, the differential force is compensated by an applied electrostatic actuation force, which then must be subtracted from the measured acceleration to obtain Δg. Any inaccuracy in the actuation force contaminates the residual acceleration. This study investigates the accuracy of the electrostatic actuation system and its impact on the LPF main observable. It is shown that the inaccuracy is mainly caused by the rounding errors in the waveform processing and also by the random error caused by the analog to digital converter random noise in the control loop. Both errors are one order of magnitude smaller than the resolution of the commanded voltages. We developed a simulator based on the LPF design to compute the close-to-reality actuation voltages and, consequently, the resulting actuation forces. The simulator is applied during post-processing the LPF data.
Analysis of the accuracy of actuation electronics in the laser interferometer space antenna pathfinder / Armano, M.; Audley, H.; Baird, J.; Born, M.; Bortoluzzi, D.; Cardines, N.; Castelli, E.; Cavalleri, A.; Cesarini, A.; Cruise, A. M.; Danzmann, K.; De Deus Silva, M.; Dixon, G.; Dolesi, R.; Ferraioli, L.; Ferroni, V.; Fitzsimons, E. D.; Freschi, M.; Gesa, L.; Giardini, D.; Gibert, F.; Giusteri, R.; Grimani, C.; Grzymisch, J.; Harrison, I.; Hartig, M. -S.; Heinzel, G.; Hewitson, M.; Hollington, D.; Hoyland, D.; Hueller, M.; Inchauspe, H.; Jennrich, O.; Jetzer, P.; Karnesis, N.; Kaune, B.; Killow, C. J.; Korsakova, N.; Lopez-Zaragoza, J. P.; Maarschalkerweerd, R.; Mance, D.; Martin, V.; Martin-Polo, L.; Martino, J.; Martin-Porqueras, F.; Mateos, I.; Mcnamara, P. W.; Mendes, J.; Mendes, L.; Meshksar, N.; Nofrarias, M.; Paczkowski, S.; Perreur-Lloyd, M.; Petiteau, A.; Pivato, P.; Plagnol, E.; Ramos-Castro, J.; Reiche, J.; Rivas, F.; Robertson, D. I.; Russano, G.; Slutsky, J.; Sopuerta, C. F.; Sumner, T.; Texier, D.; Ten Pierick, J.; Thorpe, J. I.; Vetrugno, D.; Vitale, S.; Wanner, G.; Ward, H.; Wass, P. J.; Weber, W. J.; Wissel, L.; Wittchen, A.; Zweifel, P.. - In: REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS. - ISSN 0034-6748. - 91:4(2020), p. 045003. [10.1063/1.5140406]
Analysis of the accuracy of actuation electronics in the laser interferometer space antenna pathfinder
Armano M.;Audley H.;Baird J.;Born M.;Bortoluzzi D.;Cardines N.;Castelli E.;Cavalleri A.;Cesarini A.;Cruise A. M.;Danzmann K.;De Deus Silva M.;Dixon G.;Dolesi R.;Ferraioli L.;Ferroni V.;Fitzsimons E. D.;Freschi M.;Gesa L.;Giardini D.;Gibert F.;Giusteri R.;Grimani C.;Grzymisch J.;Harrison I.;Hartig M. -S.;Heinzel G.;Hewitson M.;Hollington D.;Hoyland D.;Hueller M.;Inchauspe H.;Jennrich O.;Jetzer P.;Karnesis N.;Kaune B.;Killow C. J.;Korsakova N.;Lopez-Zaragoza J. P.;Maarschalkerweerd R.;Mance D.;Martin V.;Martin-Polo L.;Martino J.;Martin-Porqueras F.;Mateos I.;McNamara P. W.;Mendes J.;Mendes L.;Meshksar N.;Nofrarias M.;Paczkowski S.;Perreur-Lloyd M.;Petiteau A.;Pivato P.;Plagnol E.;Ramos-Castro J.;Reiche J.;Rivas F.;Robertson D. I.;Russano G.;Slutsky J.;Sopuerta C. F.;Sumner T.;Texier D.;Ten Pierick J.;Thorpe J. I.;Vetrugno D.;Vitale S.;Wanner G.;Ward H.;Wass P. J.;Weber W. J.;Wissel L.;Wittchen A.;Zweifel P.
2020-01-01
Abstract
The Laser Interferometer Space Antenna Pathfinder (LPF) main observable, labeled Δg, is the differential force per unit mass acting on the two test masses under free fall conditions after the contribution of all non-gravitational forces has been compensated. At low frequencies, the differential force is compensated by an applied electrostatic actuation force, which then must be subtracted from the measured acceleration to obtain Δg. Any inaccuracy in the actuation force contaminates the residual acceleration. This study investigates the accuracy of the electrostatic actuation system and its impact on the LPF main observable. It is shown that the inaccuracy is mainly caused by the rounding errors in the waveform processing and also by the random error caused by the analog to digital converter random noise in the control loop. Both errors are one order of magnitude smaller than the resolution of the commanded voltages. We developed a simulator based on the LPF design to compute the close-to-reality actuation voltages and, consequently, the resulting actuation forces. The simulator is applied during post-processing the LPF data.
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2021-2023 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
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